【題目】頁巖氣是從頁巖層中開采的一種非常重要的天然氣資源,頁巖氣的主要成分是甲烷,是公認(rèn)的潔凈能源。

(1)頁巖氣不僅能用作燃料,還可用于生產(chǎn)合成氣(COH2)。CH4H2O(g)通入聚焦太陽能反應(yīng)器,發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+H2O(g) = CO(g)+3H2(g) ΔH1。已知:CH4、H2、CO的燃燒熱(ΔH)分別為-a kJ·mol-1、-b kJ·mol-1、-c kJ·mol-1;H2O(l)=H2O(g) ΔH=+d kJ·mol-1。

ΔH1=______________(用含字母a、b、c、d的代數(shù)式表示)kJ·mol-1

(2)用合成氣生成甲醇的反應(yīng)為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2,10 L恒容密閉容器中按物質(zhì)的量之比1∶2充入COH2,測得CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示:

200 ℃時(shí)n(H2)隨時(shí)間的變化如下表所示:

t/min

0

1

3

5

n(H2)/mol

8.0

5.4

4.0

4.0

①ΔH2____(“>”“<”“=”)0。

寫出兩條可同時(shí)提高反應(yīng)速率和CO轉(zhuǎn)化率的措施:_____

下列說法正確的是____(填字母)。

a.溫度越高,該反應(yīng)的平衡常數(shù)越大

b.達(dá)平衡后再充入稀有氣體,CO的轉(zhuǎn)化率提高

c.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí),反應(yīng)達(dá)到最大限度

d.圖中壓強(qiáng):p1<p2

④0~3 min內(nèi)用CH3OH表示的反應(yīng)速率v(CH3OH)=____mol·L-1·min-1

⑤200 ℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____。向上述200 ℃達(dá)到平衡的恒容密閉容器中再加入2 mol CO、4 mol H2、2 mol CH3OH,保持溫度不變,則化學(xué)平衡____(正向”“逆向”)移動。

(3)甲烷、氧氣和KOH溶液可組成燃料電池。標(biāo)準(zhǔn)狀況下充入5.6 L甲烷,測得電路中轉(zhuǎn)移1.2 mol電子,則甲烷的利用率為____

【答案】 -a+3b+c-d < 增大H2濃度或增大壓強(qiáng) cd (0.067) 6.25 正向 60%

【解析】(1)已知:①CH4(g)+2O2=CO2(g)+2H2O(l)H=﹣a kJmol1、H2(g)+O2(g)=H2O(l)H=﹣b kJmol1、CO(g)+O2(g)=CO2(g)H=﹣c kJmol1;H2O (l)=H2O(g)H=+dkJmol1,由蓋斯定律可知,②×3+④可得CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g),則H1=(﹣a+3b+c﹣d)kJmol1。

(2)①由圖示可知在恒壓條件下,隨著溫度的升高CO的轉(zhuǎn)化率降低,說明升高溫度平衡逆向移動,即正反應(yīng)為放熱反應(yīng),H2<0。

②增大反應(yīng)速率的主要措施有:溫度升高、壓強(qiáng)增大、增大濃度及使用催化劑,當(dāng)平衡正向移動時(shí),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率可能增大,由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng),且催化劑不影響化學(xué)平衡的移動方向,所以,可以同時(shí)提高反應(yīng)速率和CO轉(zhuǎn)化率的措施有增大H2濃度、增大壓強(qiáng)。

a.反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng),升高溫度平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,a不正確;b.達(dá)平衡后再充入稀有氣體,壓強(qiáng)增大,但平衡不移動,CO的轉(zhuǎn)化率不變,b不正確;c.反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在進(jìn)行的過程中,達(dá)到平衡前氣體總物質(zhì)的量在不斷變化,當(dāng)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí),說明混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變,反應(yīng)達(dá)到平衡,即反應(yīng)達(dá)到最大限度,c正確;d.由圖示可知,在恒溫恒容的條件下,增大壓強(qiáng),平衡向正方向移動,CO的轉(zhuǎn)化率增大,即圖中壓強(qiáng)p1<p2,d正確。綜上所述,說法正確的是cd;

④由表中數(shù)據(jù)可知,3min后該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。

    CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始濃度(mol/L) 0.4 0.8 0

變化濃度(mol/L) 0.2 0.4 0.2

起始濃度(mol/L) 0.2 0.4 0.2

03min內(nèi)CH3OH表示的反應(yīng)速率v(CH3OH)==molL1min1。

⑤由④計(jì)算的平衡狀態(tài)可知,200℃時(shí)平衡常數(shù)K===6.25;向上述200℃達(dá)到平衡的恒容密閉容器中再加入2mol CO、2mol H2、2mol CH3OH,此時(shí)各物質(zhì)的濃度為c(CO)=0.4mol/L,c(H2)=0.6mol/L,c(CH3OH)=0.4mol/L,保持溫度不變,則化學(xué)平衡不變,此時(shí)Qc===2.78<6.25=K,則此時(shí)平衡應(yīng)向正反應(yīng)方向移動。

(3)甲烷、氧氣和KOH溶液可組成燃料電池,由于CH4完全氧化后的產(chǎn)物為K2CO3,所以,1mol甲烷完全反應(yīng)可轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為8mol.實(shí)際測得電路中轉(zhuǎn)移1.2mol電子,可知參加反應(yīng)的甲烷為=0.15mol。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,5.6L甲烷的物質(zhì)的量為=0.25mol,甲烷的利用率為=60%。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】當(dāng)光束通過下列分散系:①有塵埃的空氣 ②稀硫酸 ③蔗糖溶液 ④血液,能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)的是(
A.①②
B.②③
C.①④
D.③④

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】結(jié)晶玫瑰是具有強(qiáng)烈玫瑰香氣的結(jié)晶型固體香料,在香料和日用化工產(chǎn)品中具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。其化學(xué)名稱為乙酸三氯甲基苯甲酯,目前國內(nèi)工業(yè)上主要使用以下路徑來合成結(jié)晶玫瑰:

I.由苯甲醛和氯仿合成三氯甲基苯基甲醇。

Ⅱ.三氯甲基苯基甲醇與乙酸酐發(fā)生乙;磻(yīng)制得結(jié)晶政瑰”。

已知:

三氯甲基苯基甲醇

相對分子質(zhì)量:225.5。無色液體。不溶于水,密度比水大,溶于乙醇

乙酸酐

無色液體。與水反應(yīng)生成乙酸,溶于乙醇

結(jié)晶玫瑰

相對分子質(zhì)量:267.5。白色晶體。熔點(diǎn):88℃。不溶于水,溶于乙醇

具體實(shí)驗(yàn)步驟如下:

I.由苯甲醛和氯仿合成三氯甲基苯基甲醇。

步驟一:裝置如圖所示。依次將苯甲醛、氯仿加入三頸燒瓶中,儀器A中加入KOH和助溶劑。滴加A中試劑并攪拌,開始反應(yīng)并控制在一定溫度下進(jìn)行。

步驟二:反應(yīng)結(jié)束后,將混合物依次用5%的鹽酸、蒸餾水洗滌。

步驟三:將洗滌后的混合物蒸餾,除去其他有機(jī)雜質(zhì),加無水琉酸鎂,過濾。濾液即為粗制三氯甲基萃基甲醇。

Ⅱ.三氯甲基苯基甲醇與乙酸酐發(fā)生乙;磻(yīng)制得結(jié)晶玫瑰”。

步驟四:向另一三頸瓶中加入制備的三氯甲基苯基甲醇、乙酸酐,并加入少量濃硫酸催化反應(yīng),加熱控制反應(yīng)溫度在90℃~110℃之間。

步驟五:反應(yīng)完畢后,將反應(yīng)液倒入冰水中,冷卻結(jié)晶獲得結(jié)晶玫瑰”。

請回答下列問題:

(1)儀器A的名稱是_________。實(shí)驗(yàn)裝置B中,冷凝水應(yīng)從_____口進(jìn)(“a”“b”)。

(2)步驟二中,用5%的鹽酸洗滌的主要目的是___________。在洗滌、分液操作中,應(yīng)充分振蕩,然后靜置,待分層后有機(jī)層應(yīng)___________ (填序號)。

A.直接從上口倒出

B.先將水層從上口倒出,再將有機(jī)層從下口放出

C.直接從下口放出

D.先將水層從下口放出,再將有機(jī)層從下口放出

(3)步驟三中,加入無水硫酸鎂的目的是___________。若未加入無水硫酸鎂,直接將蒸餾所得物質(zhì)進(jìn)行后續(xù)反應(yīng),會使結(jié)晶玫瑰的產(chǎn)率偏______(”),其原因是___________ (利用平衡移動原理解釋)。(已知的具體反應(yīng)如圖所示)

(4)步驟四中,加料時(shí),應(yīng)先加入三氯甲基苯基甲醇和乙酸酐,然后慢慢加入濃硫酸并攪拌,主要是為了__________加熱反應(yīng)時(shí),為較好的控制溫度,最適宜的加熱方式為_____(水浴加熱油浴加熱”)。

(5)22.55g三氟甲基苯基甲醇與足量乙酸酐充分反應(yīng)得到結(jié)晶玫瑰21.40g,則產(chǎn)率是_____。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】用氫氧燃料電池進(jìn)行下圖實(shí)驗(yàn)(圖中所用電極均為惰性電極)

1電極a______極(填負(fù)),溶液中OH-移向______極(填“a”“b”);

2電極b處所發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為___________________;

3隨著反應(yīng)的進(jìn)行,氫氧燃料電池內(nèi)部的pH______(填增大減小);

4c極為________(填)極,電極反應(yīng)式為_____________________;

5右邊裝置中盛有足量的 AgNO3溶液,當(dāng)氫氧燃料電池中消耗氫氣1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí),則此時(shí)右邊裝置中________電極質(zhì)量增加_________g

6若把上圖中的氫氣換成甲醇,該燃料電池負(fù)極電極反應(yīng)式為___________________。

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【題目】NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法錯誤的是

A. 常溫常壓下,48gO2含有的氧原子數(shù)為3NA

B. 1.7g NH3含有的質(zhì)子數(shù)為NA

C. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,11.2L氦氣和氫氣的混合氣含有的分子數(shù)為0.5NA

D. 1L 0.1 mol/LCH3CH2OH水溶液中含H原子數(shù)目為0.6NA

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【題目】有下列實(shí)驗(yàn)操作或事故處理方法:① 50 mL量筒量取5.0 mL硫酸銅溶液;② 稱量沒有腐蝕性固體藥品時(shí),把藥品放在托盤上稱量;③ 氫氧化鈉濃溶液不慎濺入眼中,應(yīng)立即用大量水沖洗,并且邊洗邊眨眼睛;④ 傾倒液體時(shí),試劑瓶的瓶口不對準(zhǔn)容器口;⑤ 塊狀藥品都要用藥匙取用;⑥ 固體藥品用細(xì)口瓶保存;⑦ 用下圖所示的方法聞氣體的氣味;⑧ 在實(shí)驗(yàn)中不慎手被玻璃劃破,可用碘酒或雙氧水清洗后,再用藥外敷;⑨ 煤氣中毒的人,立即進(jìn)行人工呼吸;⑩ H2SO4濺到皮膚上,用NaOH溶液中和。其中錯誤的是( )

A. ①②③⑦⑨⑩ B. ③④⑩ C. ②⑤⑥⑦⑩ D. ①②④⑤⑥⑨⑩

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【題目】下列敘述不正確的是(  )

A. 質(zhì)量相等的O2O3中所含原子數(shù)相等

B. 物質(zhì)的量相等的O2O3中含分子數(shù)相等

C. 質(zhì)量相等的COCO2中所含碳原子數(shù)相等

D. 物質(zhì)的量相等的COCO2中含碳原子數(shù)相等

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】常溫下,將pH1的硫酸溶液平均分成兩等份,一份加入適量水,另一份加入與該硫酸溶液物質(zhì)的量濃度相同的NaOH溶液,兩者pH都升高了1。則加入水和加入NaOH溶液的體積比約為(  )

A. 111 B. 101 C. 61 D. 51

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】ClO2和NaClO2均具有漂白性,工業(yè)上用ClO2氣體制NaClO2的工藝流程如圖所示。

下列說法不正確的是

A. 步驟a的操作包括過濾、洗滌和干燥

B. 吸收器中生成NaClO2的離子方程式:2ClO2+H2O2=2C1O2-+O2↑+2H+

C. 工業(yè)上可將ClO2制成NaClO2固體,便于貯存和運(yùn)輸

D. 通入空氣的目的是驅(qū)趕出ClO2,使其被吸收器充分吸收

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