【題目】氫氣是清潔的能源,也是重要的化工原料,根據(jù)以下兩種制氫方法,完成下列問(wèn)題:
(1)方法一:H2S熱分解法,反應(yīng)式為:H2S (g) H2 (g)+S(g) △H,在恒容密閉容器中,測(cè)定H2S分解的轉(zhuǎn)化率(H2S的起始濃度均為c mol/L),測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖1,其中曲線a表示H2S的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系,曲線b表示不同溫度下反應(yīng)經(jīng)過(guò)相同時(shí)間未達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)H2S的轉(zhuǎn)化率。
①△H___________0(填“>”“<”或“=”)。
②若985℃時(shí),反應(yīng)經(jīng)t min達(dá)到平衡,此時(shí)H2S的轉(zhuǎn)化率為40%,則tmin內(nèi)反應(yīng)速率v(H2)=______(用含c、t的代數(shù)式表示)。
③請(qǐng)說(shuō)明隨溫度的升高,曲線b向曲線a接近的原因:_________________。
(2)方法二:以CaO為吸收體,將生物材質(zhì)(以C計(jì))與水蒸氣反應(yīng)制取H2。相關(guān)主要反應(yīng)如下:
I.C(s) + H2O (g) = CO (g) + H2(g) △H = + 131.6 kJ/mol
II.CO (g) + H2O (g) = CO2 (g) + H2 (g) △H = -43 kJ/mol
III.CaO(s) + CO2(g) = CaCO3(s) △H = -178.3 kJ/mol
①計(jì)算反應(yīng)C (s) +2H2O(g) +CaO(s) ==CaCO3 (s)+2H2 (g)的△H=_____(保留到小數(shù)點(diǎn)后面1位);若K1、K2、K3分別為反應(yīng)I、II、III的平衡常數(shù),該反應(yīng)的平衡常數(shù)k=______(用K1、K2、K3表示)。
②對(duì)于可逆反應(yīng)C (s) +2H2O(g) +CaO(s) CaCO3 (s)+2H2 (g),采取以下措施可以提高H2產(chǎn)率的是___。 (填字母編號(hào))
A.適當(dāng)?shù)慕档腕w系的溫度 B.使各氣體組分濃度均加倍
C.用特殊材料吸收氫氣 D.增加CaO的量
③圖2為反應(yīng)I在一定溫度下,平衡時(shí)各氣體體積百分含量隨壓強(qiáng)變化的關(guān)系圖。若反應(yīng)達(dá)某一平衡狀態(tài)時(shí),測(cè)得c( H2O)=2c(H2)= 2c(CO)=2 mol/L,試根據(jù)H2O的體積百分含量變化曲線,補(bǔ)充完整CO的變化曲線示意圖。___________________
(3)以N2、H2為電極反應(yīng)物,以HCl-NH4C1為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池,放電過(guò)程中,溶液中NH4+濃度逐漸增大,寫出該電池的正極反應(yīng)式:___________________。
【答案】(1) ① > ②0.4/c ③溫度升高,反應(yīng)速率加快,達(dá)到平衡所需時(shí)間縮短
(2)①-89.7kJ/mol K1·K2·K3 ② AC ③(3)N2+6e-+8H+= 2NH4+
【解析】(1)①由圖象可知,溫度升高,轉(zhuǎn)化率增大,則平衡正移,所以正方向?yàn)槲鼰岱较,即△H>0,故答案為:>;
②H2S的起始濃度均為c mol·L-1,若985℃時(shí),反應(yīng)經(jīng)t min達(dá)到平衡,此時(shí)H2S的轉(zhuǎn)化率為40%,則參加反應(yīng)的硫化氫為c mol·L-1×40%=0.4cmol·L-1,
v=△c/t=0.4c/tmol·L-1·min-1;故答案為:0.4c/tmol·L-1·min-1
③隨著溫度升高,反應(yīng)速率逐漸加快,達(dá)到平衡所需時(shí)間縮短,所以曲線b向曲線a逼近;故答案為:溫度升高,反應(yīng)速率加快,達(dá)到平衡所需時(shí)間縮短;
(2)①已知:I:C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H = + 131.6 kJ/mol K1
Ⅱ:CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) △H = -43 kJ/mol K2
Ⅲ:CaO(s)+CO2(g)═CaCO3(s)△H = -178.3 kJ/mol K3
反應(yīng)I、II、III之和為反應(yīng)C(s)+2H2O(g)+CaO(s)═CaCO3(s)+2H2(g),△H =+ 131.6 kJ/mol -43 kJ/mol -178.3 kJ/mol = -89.7kJ/mol ,則K=K1·K2·K3 ;故答案為: -89.7kJ/mol 、K1·K2·K3 ;
②提高H2產(chǎn)量,則需使平衡正向移動(dòng),已知C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),△H=-87.9kJ·mol-1;
A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),降低體系的溫度,平衡正移,則能提高H2產(chǎn)量,故A正確;
B.該反應(yīng)前后氣體體積不變,使各氣體組分濃度均加倍,則壓強(qiáng)增大,平衡不移動(dòng),所以H2產(chǎn)量不變,故B錯(cuò)誤;
C.用特殊材料吸收氫氣,平衡正移,則能提高H2產(chǎn)量,故C正確;
D.增加CaO的量,對(duì)平衡無(wú)影響,所以H2產(chǎn)量不變,故D錯(cuò)誤;
故答案為:AC;
③反應(yīng)中H2O的變化量約等于CO的變化量,當(dāng)起始水的含量為50%,則H2、CO各占25%,則CO的曲線的起點(diǎn)坐標(biāo)為(0.1,25),平衡時(shí)水的含量為70%,則H2、CO各占15%,H2O含量變化與CO含量變化關(guān)于含量y=37.5的直線對(duì)稱,故圖中CO的變化曲線示意圖為:
(3)以N2、H2為原料,以HCl-NH4Cl為電解質(zhì)溶液構(gòu)成新型燃料電池,正極發(fā)生還原反應(yīng),即氮?dú)獗贿原生成NH4+,電極反應(yīng)式為N2+6e-+8H+=2NH4+;負(fù)極是氫氣失電子生成氫離子,電極方程式為H2-2e-=2H+。故答案為:N2+6e-+8H+=2NH4+。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列關(guān)生物體內(nèi)化合物的敘述,正確的是( 。
A. 淀粉、糖原和纖維素水解得到的單體相同
B. 種子從休眠進(jìn)入萌發(fā)狀態(tài),結(jié)合水/自由水比值上升
C. 人體內(nèi)的脂肪能貯存能量、調(diào)節(jié)代謝
D. 無(wú)機(jī)鹽在人體中都以離子狀態(tài)存在
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列與化學(xué)概念有關(guān)的說(shuō)法正確的是( )
A.Na2O,CaO,Al2O3均為堿性氧化物
B.液溴不導(dǎo)電,所以液溴是非電解質(zhì)
C.12C與13C的核外電子排布方式相同,化學(xué)性質(zhì)相同
D.只含共價(jià)鍵的物質(zhì)一定是共價(jià)化合物
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列水溶液中的各組離子因?yàn)榘l(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存的是( )
A.Na+、Ba2+、Cl、SO42- B. Ca2+、HCO3、C1、K+
C.MnO4、K+、I、H+ D. H+ 、Cl 、Na+ 、CO32
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列離子方程式書(shū)寫正確的是( )
A.實(shí)驗(yàn)室用大理石和稀鹽酸制取CO2:2H++CO32-=CO2↑+H2O
B.稀鹽酸與氫氧化鋇溶液反應(yīng):H++OH-=H2O
C.硫酸鎂溶液與氫氧化鋇溶液反應(yīng):SO42-+Ba2+==BaSO4↓
D.稀硫酸與氫氧化鋇溶液反應(yīng):Ba2++OH-+SO42-+H+=BaSO4↓+H2O
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】人口資源環(huán)境委員會(huì)副主任、中國(guó)科學(xué)院院士秦大河表示,當(dāng)前情況下散燒煤和沒(méi)有清潔的煤是造成中國(guó)城市霧霾或者東部霧霾的主要原因。煤的氣化是解決霧霾,清潔地利用煤炭的重要途徑之一。
⑴已知:H2O(g)=H2O(I) △H=-44kJ/mol
物質(zhì) | H2(g) | C(s) | CO(g) |
燃燒熱kJ/mol | -285.8 | -393.5 | -283.0 |
①請(qǐng)寫出煤的氣化反應(yīng)生成合成氣(CO和H2)的熱化學(xué)方程式___________。
②在恒溫、恒容的反應(yīng)器中,能表明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______。
a.混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變
b.氣體壓強(qiáng)不再改變
c.各氣體濃度相等
d.反應(yīng)體系中溫度保持不變
e.斷裂氫氧鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍
f.混合氣體密度不變
g.單位時(shí)間內(nèi),消耗水的質(zhì)量與生成氫氣的質(zhì)量比為9:1
⑵在催化劑作用下合成氣合成甲烷過(guò)程中會(huì)發(fā)生如下反應(yīng):
I CO(g)+3H2(g) = CH4(g)+H2O(g) △H1= -206 kJ/mol
II CO(g)+H2O(g) = CO2(g)+H2(g) △H2= -41 kJ/mol
Ⅲ 2CO(g)+2H2(g)= CH4(g)+CO2(g) △H 3= -247.4 kJ/mol
①圖1是太原理工大學(xué)煤化工研究所利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)分析得到溫度對(duì)反應(yīng)ⅠInK(化學(xué)平衡常數(shù)K的自然對(duì)數(shù))的曲線圖,請(qǐng)分析出現(xiàn)這樣趨勢(shì)的原因是____________。
②提高甲烷反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是_______,根據(jù)相關(guān)知識(shí)和圖2分析合成甲烷適宜的反應(yīng)條件是
在550~630K,1MPa的原因是__________________。
③850℃時(shí)在體積為5L反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,CO和H2O(g)濃度變化如圖所示,請(qǐng)列式計(jì)算此條件下的平衡常數(shù)_____________ 。
(3)CH4燃料電池利用率很高,裝置中添加1L2mol/L的KOH溶液為電解質(zhì),持續(xù)緩慢通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下甲烷22.4L~33.6 L時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)為_(kāi)__________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2↑+2H2O反應(yīng)中,還原產(chǎn)物是( )
A. MnO2 B.MnCl2 C.H2O D.Cl2
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】將Fe、Cu、Fe2+、Fe3+和Cu2+盛于同一容器中充分反應(yīng),反應(yīng)后Fe有剩余,則容器中其它存在的單質(zhì)或離子只能是( )
A.Cu、Fe3+
B.Fe2+、Fe3+
C.Cu、Cu2+
D.Cu、Fe2+
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】實(shí)驗(yàn)室制硝基苯的主要步驟如下
①配制一定比例的濃硫酸與濃硝酸的混合酸,加入反應(yīng)器中;
②向室溫下的混合酸中逐滴加入一定量的苯,充分振蕩,混合均勻;
③在50~60℃下發(fā)生反應(yīng),直至反應(yīng)結(jié)束;
④除去混合酸后,粗產(chǎn)品依次用蒸餾水和5%的NaOH溶液洗滌,最后再用蒸餾水洗滌;
⑤將用無(wú)水CaCl2干燥后的粗硝基苯進(jìn)行蒸餾,得到純硝基苯。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)配制一定比例濃硫酸與濃硝酸混合酸時(shí),操作注意事項(xiàng)是___________。
(2)步驟③中,為了使反應(yīng)在50~60℃下進(jìn)行,常用的方法是____________。
(3)步驟④中洗滌粗硝基苯使用的儀器是_____________。
(4)步驟④中粗產(chǎn)品用5%的NaOH溶液洗滌的目的是__________________。
(5)寫出制硝基苯的方程式________。純硝基苯是無(wú)色、密度比水_____(填“小”或“大”),具有________氣味的油狀液體。
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