【題目】探索CO2CH4的反應(yīng)使其轉(zhuǎn)化為COH2,對(duì)減緩燃料危機(jī),減少溫室效應(yīng)具有重要意義;卮鹣铝袉(wèn)題

(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206.1kJ·mol1

2H2(g)+CO(g)CH3OH(1) △H2=128.3kJ·mol1

2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H3=483.6kJ·mol1

25℃時(shí),在合適的催化劑作用下,采用甲烷和氧氣一步合成液態(tài)甲醇的熱化學(xué)方程式為______________________。

(2)向某密閉恒容容器中通入物質(zhì)的量濃度均為0.1mol·L1CH4CO2,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),測(cè)得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①工業(yè)生產(chǎn)時(shí)一般會(huì)選擇在P41250℃條件下進(jìn)行反應(yīng),請(qǐng)解釋其原因______________________

②在壓強(qiáng)為P4、1100℃的條件下,該反應(yīng)在5min時(shí)達(dá)到平衡點(diǎn)X,則0-5min內(nèi),用CO表示該反應(yīng)平均速率為___________;該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)為___________(保留3位有效數(shù)字)。

(3)工業(yè)上用COH2制取甲醇反應(yīng)方程式為2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)。對(duì)于該合成反應(yīng),若通入的CO的物質(zhì)的量一定,如圖為4種投料比[n(CO)n(H2)分別為57、1017、59、12]時(shí),反應(yīng)溫度對(duì)CO平衡轉(zhuǎn)化率的影響曲線。

①曲線b對(duì)應(yīng)的投料比是___________

②當(dāng)反應(yīng)在曲線a、b、c對(duì)應(yīng)的投料比下達(dá)到相同的平衡轉(zhuǎn)化率時(shí),對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度和投料比的關(guān)系是___________。

③投料比為1017反應(yīng)溫度為T1時(shí),平衡混合氣體中CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為___________。

【答案】CH4g+O2gCH3OHlH=-164.0 kJ·mol-1 較大的壓強(qiáng)和較高的溫度都能加快反應(yīng)速率,提高生產(chǎn)效率 0.032 mol·L-1·min-1 1.64 59 投料比越大,反應(yīng)溫度越低 20.8%

【解析】

根據(jù)運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算和書寫熱化學(xué)方程式;根據(jù)轉(zhuǎn)化率運(yùn)用三段式法進(jìn)行反應(yīng)速率、平衡常數(shù)和物質(zhì)的含量相關(guān)等。

1)根據(jù)蓋斯定律:2+2+③得2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(1) △H=2△H1+2△H2+△H3=2×206.1kJ·mol1 2×128.3kJ·mol1483.6kJ·mol1=328.0kJ·mol1,

故答案為:2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(1) △H=328.0kJ·mol1

(2)①根據(jù)圖表所示及工業(yè)生產(chǎn)需要分析知較大的壓強(qiáng)和較高的溫度都能加快反應(yīng)速率,提高生產(chǎn)效率,

故答案為:較大的壓強(qiáng)和較高的溫度都能加快反應(yīng)速率,提高生產(chǎn)效率;

起始時(shí)甲烷的濃度為0.1mol·L1,轉(zhuǎn)化率為80%,則甲烷濃度變化為0.1mol·L1×80%=0.081mol·L1,v(CO)=2×v(CH4)=2× =0.032 mol·L-1·min-1

CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

起始 0.1 0.1 0 0

轉(zhuǎn)化 0.08 0.08 0.16 0.16

平衡 0.02 0.02 0.16 0.16

K=,

故答案為:0.032 mol·L-1·min-1;1.64

(3)①由方程式知,投料比n(CO)n(H2)越小,CO轉(zhuǎn)化率越高,所以b曲線的投料比是排第二小的是59;

根據(jù)圖像趨勢(shì)知投料比越大,反應(yīng)溫度越低,;

投料比為1017對(duì)應(yīng)曲線c,反應(yīng)溫度為T1時(shí),平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率為75%,則

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

起始 17 10 0

轉(zhuǎn)化 15 7.5 7.5

平衡 2 2.5 7.5

混合氣體中CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為 20.8%;

故答案為:59;投料比越大,反應(yīng)溫度越低; 20.8%。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】如圖為配制250mL0.2mol·L1Na2CO3的溶液的示意圖。

回答下列問(wèn)題:

1)在容量瓶的使用方法中,下列操作不正確的是___(填字母)。

A.使用容量瓶前檢查它是否漏水

B.容量瓶用蒸餾水洗凈后,再用待配溶液潤(rùn)洗

C.配制溶液時(shí),如果試樣是固體,把稱好的試樣用紙條小心倒入容量瓶中,緩慢加入蒸餾水到接近刻度線12 cm處,用膠頭滴管滴加蒸餾水到刻度線

D.配制溶液時(shí),如果試樣是液體,用量筒量取試樣后直接倒入容量瓶中,緩慢加入蒸餾水到接近刻度線12 cm處,用膠頭滴管滴加蒸餾水到刻度線

E.蓋好瓶塞,用食指頂住瓶塞,用另一只手托住瓶底,把容量瓶倒轉(zhuǎn)和搖動(dòng)多次

2)①中稱得Na2CO3___g。

3)玻璃棒在②、③兩步中的作用分別是___、____。

4)若出現(xiàn)如下情況,對(duì)所配溶液濃度有何影響?(偏高”“偏低無(wú)影響”)

A.某同學(xué)在第⑧步觀察液面時(shí)仰視____

B.在第⑤步不慎有少量液體流到容量瓶外____。

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請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

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A. a為原電池的負(fù)極

B. b電極附近溶液的pH減小

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D. 中間室:Na+移向左室,Cl-移向右室

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(2)裝置B中最適宜的試劑是_________________。

(3)若實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有裝置C,使裝置B與裝置D直接相連,會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響是_______

(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的___________________現(xiàn)象,可證明CO具有還原性

(5)若要根據(jù)裝置F中澄清石灰水變渾濁的現(xiàn)象確認(rèn)一氧化碳具有還原性,應(yīng)在上圖裝置______________之間連接下圖中的________裝置(填序號(hào))。

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②基態(tài)Y的價(jià)電子排布式:3s23p5

③基態(tài)Z2的電子排布圖

W基態(tài)原子有2個(gè)能層,電子式為

A. >>> B. >>>

C. >>> D. >>>

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【題目】下列實(shí)驗(yàn)中的顏色變化,與氧化還原反應(yīng)無(wú)關(guān)的是

A

B

C

D

實(shí)驗(yàn)

新制氯水滴入Na2S 溶液中

乙醇滴入K2Cr2O7酸性溶液中

飽和FeCl3溶液滴入沸水中

草酸滴入KMnO4 酸性溶液中

現(xiàn)象

產(chǎn)生黃色渾濁

溶液由橙色變?yōu)榫G色

液體變?yōu)榧t褐色且澄清透明

產(chǎn)生無(wú)色氣體,溶液紫紅色褪去

A. AB. BC. CD. D

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