【題目】甲醇是一種可再生能源,具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景。

1)可用Pt/Al2O3、Pd/CRh/SiO2等作催化劑,采用如下反應(yīng)來合成甲醇:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH<0

①如表所列數(shù)據(jù)是各化學(xué)鍵的鍵能,該反應(yīng)的ΔH=______(用含字母的代數(shù)式表示)。

化學(xué)鍵

H-H

CO

C-H

C-O

O-H

鍵能/(kJ/mol)

a

b

c

d

e

②在一定條件下,將1 molCO2 molH2通入密閉容器中進行反應(yīng),當(dāng)改變某一外界條件(溫度或壓強)時,CH3OH的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)變化趨勢如圖所示:

X軸上a點的數(shù)值比b_________(填)。某同學(xué)認(rèn)為上圖中Y軸表示溫度,你認(rèn)為他判斷的理由是_______________。

2)用CO2H2合成甲醇:3H2(g) + CO2(g)CH3OH(g) + H2O(g) H=49.0kJ·mol1。在T℃時,甲、乙、丙三個2L的恒容密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,測得平衡時有關(guān)數(shù)據(jù)如下:

容器

起始反應(yīng)物投入量

3molH2(g)

1molCO2(g)

1molCH3OH(g)

1molH2O(g)

2molCH3OH(g)

2molH2O(g)

平衡數(shù)據(jù)

c(CH3OH)/molL-1

c1

c2

c3

反應(yīng)的能量變化/kJ

x

y

z

體系壓強/Pa

p1

p2

p3

反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率

α1

α2

α3

①甲容器20s達到平衡時測得x=29.4,則甲中平均反應(yīng)速率v(CO2)=______。

②下列說法錯誤的是________(填字母編號)。

A2c2<c3 Bz>2y Cp3<2p1 Dα1+α3=1

3)甲醇與水蒸氣重整可以制氫。已知:

甲醇分解反應(yīng):CH3OH(g)CO(g) + 2H2(g) ΔH1=+90.64 kJ·mol1

水蒸氣變換反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=41.20 kJ·mol1

①科學(xué)家通過密度泛函理論研究甲醇與水蒸氣重整制氫反應(yīng)機理時,得到甲醇在Pd()表面發(fā)生解離時四個路徑與相對能量關(guān)系如圖所示,其中附在Pd()表面的物種用*標(biāo)注。此歷程中活化能最大的反應(yīng)方程式為______________。

573.2K時,向一剛性密閉容器中充入5.00MPaCH3OH使其分解,th后達平衡時容器中壓強變?yōu)?/span>10.00MPa,其平衡常數(shù)分壓Kp =_________

③在0.1MPa下,將總進料量1moln(CH3OH):n(H2 O)=1:1.3的混合氣體充入一剛性密閉容器中反應(yīng)。實驗測得水煤氣變換反應(yīng)的速率隨溫度的升高明顯下降,原因是______________

【答案】(2a+b-3c-d-e)kJ·mol-1 隨著Y值的增大,φ(CH3 OH)減小,平衡2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)向逆反應(yīng)方向進行,故Y為溫度 0.015mol·L-1·s-1 BD CH3OH*==CH3O*+H* 25(MPa)2 隨著溫度升高,催化劑活性降低

【解析】

2)分析題給條件,在恒溫恒容條件下的等效平衡,通過“一邊倒”的換算方法,可知甲乙為完全等效,此時物質(zhì)的量濃度、物質(zhì)的量、質(zhì)量、分子數(shù)等都相同。丙的投入量為乙的兩倍,可利用虛擬中間態(tài)法構(gòu)建等效平衡,即新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成,相當(dāng)于增大壓強,結(jié)合可逆反應(yīng)的平衡移動,進行分析。

3)②壓強平衡常數(shù)的計算類似化學(xué)平衡常數(shù),根據(jù)平衡常數(shù)計算公式將分壓代入計算。

1)①由反應(yīng)熱ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物總鍵能進行計算。則有:ΔH=(2a+b-3c-d-e)kJ·mol-1;答案為:(2a+b-3c-d-e)kJ·mol-1;

②根據(jù)圖像得出X軸上a點的數(shù)值比b點小,某同學(xué)認(rèn)為上圖中Y軸表示溫度,其判斷的理由是隨著Y值的增大,φ(CH3OH)減小,反應(yīng)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)向逆反應(yīng)方向進行,故Y為溫度;答案為:。浑S著Y值的增大,φ(CH3OH)減小,反應(yīng)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)向逆反應(yīng)方向進行,故Y為溫度;

2根據(jù)3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g) + H2O(g) △H=49.0kJ·mol1,20s達到平衡時測得x=29.4,可知消耗的CO2的量為,則可知v(CO2)=;答案為:0.015mol·L-1·s-1;

②A.已知甲和乙為全等等效平衡,平衡時c1=c2,乙和丙的投料比相等,若處于恒壓時,c2= c3*,c3*為恒壓時丙中甲醇濃度,此時,丙是乙體積的兩倍,但題目要求恒容,因而可將丙壓縮一半體積,瞬間濃度為2c3*,由于壓縮體積相當(dāng)于加壓,根據(jù)氣體計量數(shù)可知,平衡向右移動,則甲醇濃度變大,因而c32c3*,綜上分析可知c32c2,A項正確

B.乙和丙的投料比相等,假設(shè)在恒壓時,c2= c3*,c3*為恒壓時丙中甲醇濃度,由于丙是乙體積的兩倍,丙中甲醇的消耗量是乙的兩倍,可推出吸收的熱量關(guān)系為z*=2y(注意乙和丙為逆反應(yīng),為吸熱反應(yīng)),z*為恒壓式丙中熱量變化,但題目要求恒容,因此可將丙壓縮一半體積,由于壓縮體積相當(dāng)于加壓,根據(jù)氣體計量數(shù)可知,平衡向右移動,則甲醇的量變多,及吸收的熱量減少,即zz*,故z2y,B項錯誤;

C.根據(jù)B中分析可知平衡時,丙中甲醇的消耗量是小于乙中甲醇的消耗量的兩倍,由于恒溫恒容時壓強之比等于無知的量之比,因而可知丙中氣體壓強小于乙中氣體的兩倍,因此p32p2,而甲和乙為全等等效平衡,可知p1=p2,則p32p1C項正確;

D.已知甲和乙為全等等效平衡,平衡時c1=c2,甲中,乙中,因而α1+α2=2c1+1-2c2=1,平衡時,丙中甲醇的消耗量是小于乙中甲醇的消耗量的兩倍,因而α3小于α2,所以α1+α31D項錯誤;

答案選BD;答案為:BD

3)①由圖可知,此歷程中活化能最大的反應(yīng)方程式為CH3OH*==CH3O*+H*;答案為:CH3OH*==CH3O*+H*;

假設(shè)CH3OH的壓強變化量為x,則:

根據(jù)題意有:,x=2.5MPa

Kp=,答案為:25(MPa)2

③將甲醇分解反應(yīng)熱化學(xué)方程式與水蒸氣變換反應(yīng)的熱化學(xué)方程式相加,可得:

CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH3=+90.64 kJ·mol1–41.20 kJ·mol1=+49.44 kJ·mol1。由反應(yīng)可知,溫度升高,反應(yīng)速率應(yīng)增大,但此時反應(yīng)速率隨溫度升高而下降,說明溫度過高,影響了催化劑的活性,答案為:隨著溫度升高,催化劑活性降低。

練習(xí)冊系列答案
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【題目】孔雀石的主要成分為Cu2(OH)2CO3,還含少量鐵的氧化物和硅的氧化物。以下是實驗室以孔雀石為原料制備CuSO4·5H2O晶體的流程圖:

1)研磨孔雀石的目的是________________________________________

2)使用試劑B的目的是將溶液中的Fe2轉(zhuǎn)化為Fe3,試劑B最宜選用_______(填字母)。

A 酸性KMnO4溶液 B 雙氧水 C 濃硝酸 D 新制氯水

相應(yīng)的離子方程式是______________

3)使用試劑C的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀以便分離,試劑C宜選用__________(填字母)。A 稀硫酸 B NaOH溶液 C 氨水 D CuO

4)常溫下Fe(OH)3Ksp = 4×10-38,若要將溶液中的Fe3轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,將溶液的pH調(diào)節(jié)至4。則此時c(Fe3)=__________。

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【題目】二氧化錳在工業(yè)上具有重要的作用,工業(yè)上可利用菱錳礦(主要成分為MnCO3、SiO2、FeCO3以及少量CuO)制取。制備流程如圖所示:

(1)酸浸過程中,MnCO3溶解的離子方程式為______,選擇用硫酸而不選擇鹽酸溶解,除了鹽酸揮發(fā)造成設(shè)備腐蝕以外,另一個原因是________。

(2)濾渣3的主要成分是________,除鐵的過程中,應(yīng)該先加________(生石灰雙氧水”),原因是__________。

(3)用惰性電極對過濾3得到的濾液進行電解,得到MnO2,寫出電解過程中陽極電極反應(yīng)式:__________。

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【題目】丁二酮肟可用于鎳的檢驗和測定,其結(jié)構(gòu)式如圖:

(1)Ni元素基態(tài)原子價電子排布式為________C、N、O第一電離能由大到小的順序是________。

(2)1mol丁二酮肟含有的σ鍵數(shù)目是________,碳原子的雜化方式為________

(3)丁二酮肟鎳分子內(nèi)含有的作用力有________(填字母)。

a.配位鍵     b. 離子鍵     c. 氫鍵     d. 范德華力

(4)某鎳白銅的晶胞如圖所示,其化學(xué)式為________

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【題目】下列離子方程式書寫正確的是(

A.鈉和冷水反應(yīng):Na2H2ONa+2OHH2

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C.向沸水中滴入適量的飽和氯化鐵溶液;Fe 3++3H2OFe(OH)3↓+3H+

D.碳酸氫銨溶液中加入過量氫氧化鈉溶液 HCO3+ OHCO32+ H2O

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【題目】下列反應(yīng)的離子方程式正確的是(

A.Al2O3溶于NaOH溶液:Al2O3+2OH-=2AlO2-+2H2O

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D.過量NaHCO3溶液和澄清石灰水混合:Ca2++HCO+OH-=CaCO3↓+H2O

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【題目】下列說法正確的是(

A.常溫下,反應(yīng)4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)ΔH>0ΔS<0

B.常溫下,將稀CH3COOH溶液加水稀釋,溶液中的值不變

C.在銅的精煉過程中,若轉(zhuǎn)移1mol電子,則陰極析出Cu的質(zhì)量為32g

D.一定條件下,將0.5molN21.5molH2置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3(g),放熱19.3kJ,則其熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);ΔH=-38.6kJ·mol-1

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①實驗室收集氨氣采用圖1所示裝置

②實驗室做氯氣與鈉的反應(yīng)實驗時采用圖2所示裝置

③實驗室中用玻璃棒分別蘸取濃鹽酸和濃氨水做氨氣與酸生成銨鹽的實驗

④實驗室中采用圖3所示裝置進行銅與稀硝酸的反應(yīng)

A. ②③④B. ①②③C. ①②④D. ①③④

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【題目】螺環(huán)化合物是指分子中兩個環(huán)共用一個碳原子的化合物。甲、乙、丙三種有機物的結(jié)構(gòu)如圖所示。

甲:乙:丙:

下列說法中正確的是

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C.甲、乙互為同分異構(gòu)體

D.甲、乙、丙分子中所有碳原子均處于同一平面

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