【題目】CO和H2是工業(yè)上最常用的合成氣,該合成氣的制備方法很多,它們也能合成許多重要的有機(jī)物;卮鹣铝袉(wèn)題:
(1)制備該合成氣的一種方法是以CH4和H2O為原料,有關(guān)反應(yīng)的能量變化如圖所示。
CH4 (g)與H2O(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2 (g)的熱化學(xué)方程式為____。
(2)工業(yè)乙醇也可用CO和H2合成,常含一定量甲醇,各國(guó)嚴(yán)禁使用成本低廉的工業(yè)酒精勾兌食用酒,但一般定性的方法很難檢測(cè)出食用酒中的甲醇。有人就用硫酸酸化的橙色K2Cr2O7溶液定量測(cè)定混合物中甲醇的含量,甲醇與酸性K2Cr2O7溶液反應(yīng)生成CO2、Cr2(SO4)3等物質(zhì),寫(xiě)出其化學(xué)方程式 ___________。
(3)為了檢驗(yàn)由CO和H2合成氣合成的某有機(jī)物M的組成,進(jìn)行了如下測(cè)定:將1.84gM在氧氣中充分燃燒,將生成的氣體混合物通過(guò)足量的堿石灰,堿石灰 增重4. 08 g,又知生成CO2和H2O的物質(zhì)的量之比為3:4。則M中碳、氫、氧原子個(gè)數(shù)之比為____。
(4) CO2和H2合成甲醇涉及以下反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H=-49.58kJ/mol。在反應(yīng)過(guò)程中可以在恒壓的密閉容器中,充入一定量的CO2和H2,測(cè)得不同溫度下,體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖所示:
①反應(yīng)過(guò)程中,表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是______;
A.生成3mol O-H鍵,同時(shí)斷裂3mol H-H鍵 B.容器中氣體的壓強(qiáng)不再變化
C.容器中氣體的平均摩爾質(zhì)量不變 D.CH3OH的濃度不再改變
②比較T1與T2的大小關(guān)系:T1 ___T2 (填“<”、“=”或“>”)。
③在T1和P2的條件下,向密閉容器中充入1mol CO2和3mol H2,該反應(yīng)在第5 min時(shí)達(dá)到平衡,此時(shí)容器的容積為2.4 L,則該反應(yīng)在此溫度下的平衡常數(shù)為____,保持T1和此時(shí)容器的容積不變,再充入1mol CO2和3mol H2,設(shè)達(dá)到平衡時(shí)CO2的總轉(zhuǎn)化率為a,寫(xiě)出一個(gè)能夠解出a的方程或式子 ___(不必化簡(jiǎn),可以不帶單位)。
【答案】CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+(-p+3n+m)kJ·mol-1 CH3OH+K2Cr2O7+4H2SO4=CO2+K2SO4+Cr2(SO4)3+6H2O 3:8:3 CD < 3
【解析】
(1)根據(jù)圖像書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式,結(jié)合蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱;
(2)結(jié)合提供信息,利用氧化還原反應(yīng)電荷守恒和物料守恒書(shū)寫(xiě)方程式;
(3)根據(jù)有機(jī)物燃燒碳原子守恒、氫原子守恒,以及生成物的比例關(guān)系列方程計(jì)算M中的碳、氫、氧數(shù)目;
(4)①根據(jù)平衡狀態(tài)的特點(diǎn),以及變量變成不變量時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡等分析判斷;
②二氧化碳的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而降低,據(jù)此分析;
③列“三段式”,利用溫度不變,平衡常數(shù)不變的關(guān)系進(jìn)行解答計(jì)算。
(1)依據(jù)三個(gè)能量關(guān)系圖像寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的熱化學(xué)方程式:CO(g)+O2(g)= CO2(g) ΔH1=-m kJ·mol-1;H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH2=-n kJ·mol-1;CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(g)ΔH3=-p kJ·mol-1;由蓋斯定律得:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=ΔH3-3ΔH2-ΔH1=+(-p+3×n+m)kJ·mol-1;
(2)甲醇與酸性K2Cr2O7溶液反應(yīng)生成CO2、Cr2(SO4)3,Cr的化合價(jià)降低3,碳的化合價(jià)升高6,根據(jù)電荷守恒,物料守恒可得CH3OH+K2Cr2O7+4H2SO4=CO2+K2SO4+Cr2(SO4)3+6H2O;
(3)根據(jù)1.84g M中含Cx mol,含H y mol,據(jù)題意有,解得x=0.06 y=0.16;則1.84g M中含氧物質(zhì)的量z= =0.06 mol,1mol M中含C、H、O分別為3、8、3,則M中碳、氫、氧原子個(gè)數(shù)之比為3:8:3;
(4)①A.?dāng)嗔?/span>3 mol H—H鍵就意味著消耗了3molH2,CH3OH和H2O中均有H—O鍵,即反應(yīng)生成了3mol O-H鍵,均表明正反應(yīng)速率的變化關(guān)系,所以不能說(shuō)明v正=v逆,故A錯(cuò)誤;
B.由于反應(yīng)過(guò)程中容器的壓強(qiáng)一直保持不變,故“壓強(qiáng)不再變”的時(shí)刻也不能說(shuō)明v正=v逆,故B錯(cuò)誤;
C.容器中反應(yīng)物、生成物均為氣體,氣體總質(zhì)量m一直保持不變,但反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量差△n≠0,即只有當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),體系的總物質(zhì)的量n才不再變化,故由M=知“平均摩爾質(zhì)量不變”能夠表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故C正確;
D.“CH3OH的濃度不再改變”表明,單位時(shí)間內(nèi)生成和消耗的CH3OH的濃度相等,即v正=v逆,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故D正確;
答案選CD;
②由ΔH=-49.58 kJ·mol-1<0,知正反應(yīng)為放熱反應(yīng),在同一壓強(qiáng)下,溫度升高可使CO2的轉(zhuǎn)化率降低,再由圖像可知T1<T2;
③由圖1知,在T1和p2的條件下,平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為60%。消耗的CO2為1mol ×60%=0.6 mol,故有如下關(guān)系:
結(jié)合容器的體積(2.4L)有,平衡體系中各物質(zhì)的濃度為c(CO2)=mol·L-1,c(H2)=mol·L-1,c(CH3OH)=mol·L-1,c(H2O)=mol·L-1,則該條件下的平衡常數(shù)為;由于再充入原料氣時(shí),反應(yīng)溫度沒(méi)變,即K不變。設(shè)達(dá)到平衡時(shí)CO2的總轉(zhuǎn)化率為a,則整個(gè)過(guò)程中反應(yīng)的CO2為2a mol,同理有如下關(guān)系:
。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】我國(guó)古代四大發(fā)明之一的黑火藥是由硫磺粉、硝酸鉀和木炭粉按一定比例混合而成的,爆炸的反應(yīng)為:S+2KNO3+3CK2S+N2↑+3CO2↑,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.該反應(yīng)中的還原劑為KNO3
B.該反應(yīng)中C被還原
C.若消耗32g S,該反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4 NA
D.若生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體22.4L,則有0.75 mol物質(zhì)被還原
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某興趣小組為了探究鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物,做了下面實(shí)驗(yàn)。
資料:在不同溫度下,鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物不同。
Fe +H2OFeO+H2 3Fe + 4H2OFe3O4 + 4H2
實(shí)驗(yàn)一:某興趣小組用下圖所示裝置,使鐵粉與過(guò)量水蒸氣充分反應(yīng)并檢驗(yàn)固體產(chǎn)物的組成。
(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,應(yīng)先點(diǎn)燃___________(選填“酒精燈”或“酒精噴燈”);目的是__________________,裝置中石棉絨的作用是_____________________。
(2)若在實(shí)驗(yàn)中的某段時(shí)間內(nèi)生成H2 0.2g,則這段時(shí)間內(nèi)參加反應(yīng)的鐵粉質(zhì)量至少是___________g。
實(shí)驗(yàn)二:鐵粉完全反應(yīng)后,興趣小組對(duì)硬質(zhì)玻璃管中生成的FeO和Fe3O4的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定,實(shí)驗(yàn)流程如下圖。
(1)實(shí)驗(yàn)前檢查裝置A的氣密性:關(guān)閉止水夾K,從長(zhǎng)頸漏斗向試管內(nèi)加水,至長(zhǎng)頸漏斗中管內(nèi)的液面高于管外液面,靜置一段時(shí)間,若液面高度差__________,則氣密性良好。
(2)裝置A中發(fā)生的反應(yīng)方程式_______________________________________。
(3)為了安全,在點(diǎn)燃酒精燈之前,在F裝置出口b處必須______________________。
(4)裝置C中所放試劑為_________,裝置B的作用是_________________________。
(5)干燥管E右邊又連接干燥管F的目的是_________________________________。
若無(wú)干燥管F,測(cè)得Fe3O4的質(zhì)量將_______________(填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】按要求填空
(1)天然氣的主要成分是_____(寫(xiě)化學(xué)式),其分子空間構(gòu)型是_____;
(2)苯與液溴在鐵粉為催化劑時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_____;反應(yīng)類(lèi)型為_____;
(3)寫(xiě)出Na與水反應(yīng)的離子方程式_____;
(4)CH2=CH﹣CH=CH2與H2在一定條件下發(fā)生1,4﹣加成反應(yīng)的化學(xué)方程式_____;
(5)萘的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是,其分子式_____;一氯代物有_____種。
(6)某摩爾質(zhì)量為42gmol﹣1的鏈烴A可使溴水褪色,A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_____;A在一定條件下可以發(fā)生加聚反應(yīng),產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_____。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】目前,國(guó)家電投集團(tuán)正在建設(shè)國(guó)內(nèi)首座百千瓦級(jí)鐵-鉻液流電池儲(chǔ)能示范電站。鐵-鉻液流電池總反應(yīng)為Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+,工作示意圖如圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.放電時(shí)a電極反應(yīng)為Fe 3++e=Fe2+
B.充電時(shí)b電極反應(yīng)為Cr3++e=Cr2+
C.放電過(guò)程中H+通過(guò)隔膜從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)
D.該電池?zé)o爆炸可能,安全性高,毒性和腐蝕性相對(duì)較低
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列各項(xiàng)操作中,不發(fā)生“先產(chǎn)生沉淀,然后沉淀又溶解”現(xiàn)象的是( )
A. 向稀鹽酸中逐滴加入過(guò)量的溶液
B. 向溶液中逐滴加入過(guò)量稀溶液
C. 向溶液中逐滴加入稀氨水
D. 向氫氧化鋇溶液中通入過(guò)量
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】釩(23V)是我國(guó)的豐產(chǎn)元素,廣泛用于催化及鋼鐵工業(yè)。回答下列問(wèn)題:
(1)釩在元素周期表中的位置為_______,其價(jià)層電子排布圖為____________。
(2)釩的某種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示。晶胞中實(shí)際擁有的陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)分別為____、_____。
(3)V2O5常用作SO2轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑。SO2分子中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是__對(duì),分子的立體構(gòu)型為___;SO3氣態(tài)為單分子,該分子中S原子的雜化軌道類(lèi)型為____;SO3的三聚體環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖2所示,該結(jié)構(gòu)中S原子的雜化軌道類(lèi)型為___;該結(jié)構(gòu)中S—O鍵長(zhǎng)有兩類(lèi),一類(lèi)鍵長(zhǎng)約140pm,另一類(lèi)鍵長(zhǎng)約為160pm,較短的鍵為__(填圖2中字母),該分子中含有___個(gè)σ鍵。
(4)V2O5溶解在NaOH溶液中,可得到釩酸鈉(Na3VO4),該鹽陰離子的立體構(gòu)型為___;也可以得到偏釩酸鈉,其陰離子呈如圖3所示的無(wú)限鏈狀結(jié)構(gòu),則偏釩酸鈉的化學(xué)式為_______。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極 a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為:16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A. 電池工作時(shí),正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4
B. 電池工作時(shí),外電路中流過(guò) 0.02 mol 電子,負(fù)極材料減重 0.14 g
C. 石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性
D. 電池充電時(shí)間越長(zhǎng),電池中Li2S2的量越多
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列關(guān)于電解質(zhì)的說(shuō)法正確的是
A.二氧化硫的水溶液能導(dǎo)電,故二氧化硫是電解質(zhì)
B.、AgCl在水中溶解度很小,所以是弱電解質(zhì)
C.電解質(zhì)溶液通電后才能發(fā)生電離
D.向氨水中滴加少量等濃度的醋酸溶液后,溶液導(dǎo)電性增強(qiáng)
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