【題目】科學(xué)家研究出一種以天然氣為燃料的燃燒前捕獲系統(tǒng),其簡(jiǎn)單流程如圖所示(條件及物質(zhì)未標(biāo)出)。

(1)已知:CH4、CO、H2的燃燒熱分別為890.3 kJ·mol1、283.0 kJ·mol1285.8 kJ·mol1,則上述流程中第一步反應(yīng)2CH4(g)O2(g)===2CO(g)4H2(g)ΔH______________

(2)工業(yè)上可用H2CO2制備甲醇,其反應(yīng)方程式為CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g),某溫度下,將1 mol CO23 mol H2充入體積不變的2 L密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),測(cè)得不同時(shí)刻反應(yīng)前后的壓強(qiáng)關(guān)系如下表:

時(shí)間/h

1

2

3

4

5

6

0.90

0.85

0.83

0.81

0.80

0.80

①用H2表示前2 h 的平均反應(yīng)速率v(H2)_________________________________;

②該溫度下,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為________

(3)300 ℃、8 MPa下,將CO2H2按物質(zhì)的量之比13 通入一密閉容器中發(fā)生(2)中反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則該反應(yīng)條件下的平衡常數(shù)為Kp________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(4)CO2經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴:2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g) ΔH。在0.1 MPa時(shí),按n(CO2)n(H2)13投料,如圖所示為不同溫度(T)下,平衡時(shí)四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量(n)關(guān)系。

①該反應(yīng)的ΔH________0(”)。

②曲線(xiàn)c表示的物質(zhì)為_______。

③為提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率,除改變溫度外,還可采取的措施______________。(答出一條即可)

【答案】71.4 kJ·mol1 0.225 mol·L1·h1 40% < C2H4 加壓(或不斷分離出水蒸氣)

【解析】

(1)利用燃燒熱寫(xiě)出熱化學(xué)方程式,再根據(jù)蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式;
(2)①反應(yīng)速率v=計(jì)算得到;

②反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=×100%;

(3)三段式列式計(jì)算平衡時(shí)氣體物質(zhì)的量,壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比,計(jì)算得到各氣體的分壓,結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算;

(4)①由圖可知,升高溫度,氫氣物質(zhì)的量增大,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng),則正反應(yīng)是放熱反應(yīng);

②升高溫度平衡逆向移動(dòng),a曲線(xiàn)隨著溫度升高,物質(zhì)的量增大,為二氧化碳,bc隨著溫度升高其物質(zhì)的量降低,為生成物水、乙烯,但水的變化量大于乙烯;

③為提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率,除改變溫度外,還可采取的措施是增大壓強(qiáng)。

(1)101kPa下,CH4、CO、H2的燃燒熱(H)分別為890.3kJ/mol283kJ/mol、285.8kJ/mol,它們的熱化學(xué)反應(yīng)方程式分別為:

CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)H=890.3kJ/mol

CO(g)+ O2(g)═CO2(g)H=283kJ/mol;

H2(g)+ O2(g)═H2O(l)H=285.8kJ/mol;

根據(jù)蓋斯定律,由①×2×2×42CH4(g)+O2(g)═2CO(g)+4H2(g)H═[(890.3kJ/mol×2)(283kJ/mol)×2](285.8kJ/mol×4)=71.4kJ/mol;

(2)①設(shè)反應(yīng)的二氧化碳物質(zhì)的量為x,氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比,

P后:P=(42x)(1+3) =0.85,解得:x=0.3mol,則用氫氣表示前2小時(shí)反應(yīng)平均速率v(H2)==0.225mol/(Lh);

②反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),二氧化碳反應(yīng)物質(zhì)的量為y,

P后:P=(42y)(1+3) =0.8,解得:y=0.4mol該溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%=40%;

(3)若反應(yīng)條件為壓強(qiáng)8MPa300℃的反應(yīng)溫度下二氧化碳和氫氣按1:3的比例通入,測(cè)得二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,結(jié)合三段式列式計(jì)算,

分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=,故P(CO2)=,P(H2)=P(CH3OH)=,P(H2O)=Kp==(MPa)2;

(4)①由圖可知,升高溫度,氫氣物質(zhì)的量增大,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng),則正反應(yīng)是放熱反應(yīng),故△H0;

②根據(jù)圖知,升高溫度,氫氣物質(zhì)的量增大,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)則正反應(yīng)是放熱反應(yīng);a曲線(xiàn)隨著溫度升高,物質(zhì)的量增大,為二氧化碳,b、c隨著溫度升高其物質(zhì)的量降低,為生成物水、乙烯,但水的變化量大于乙烯,所以c曲線(xiàn)代表C2H4;

③由曲線(xiàn)變化可知隨著溫度升高,氫氣的物質(zhì)的量逐漸增多,說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng),則正反應(yīng)放熱,該反應(yīng)為氣態(tài)分子數(shù)減小的反應(yīng),為提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率,除改變溫度外,還可采取的措施是增大壓強(qiáng),或不斷分離出水,平衡向右移動(dòng),H2的平衡轉(zhuǎn)化率增大。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】硝苯地平H是一種治療高血壓的藥物;其一種合成路線(xiàn)如下:

已知:酯分子中的a-碳原子上的氫比較活潑,使酯與酯之間能發(fā)生縮合反應(yīng)。

回答下列問(wèn)題:

1B的化學(xué)名稱(chēng)為________

2)②的反應(yīng)類(lèi)型是________

3D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________

4H的分子式為________

5)反應(yīng)①的化學(xué)方程式為________

6)已知MG互為同分異構(gòu)體,M在一定條體下能發(fā)生銀鏡反應(yīng),核磁共振氫譜顯示有4組峰,峰面積之比為1:1:2:4,寫(xiě)出M的一種可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式________

7)拉西地平也是一種治療高血壓藥物,設(shè)以乙醇和為原料制備拉西地平的合成路線(xiàn)(無(wú)機(jī)試劑任選)。________________________

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A.

B.

C.

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A.RHOCH2COOH分子中所含官能團(tuán)完全相同

B.NaHCO3溶液可檢驗(yàn)R中是否含有羧基

C.R能發(fā)生加成反應(yīng)和取代反應(yīng)

D.R苯環(huán)上的一溴代物有4

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【題目】已知X、Y、Z、R、Q為周期表中原子序數(shù)依次增大的前36號(hào)元素。相關(guān)信息如下:

X元素是宇宙中最豐富的元素

Y元素基態(tài)原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1

Z元素被譽(yù)為“太空金屬”,也有“生物金屬”之稱(chēng),其基態(tài)原子次外層有2個(gè)未成對(duì)電子

R元素在元素周期表的第十一列

Q元素在周期表里與R元素在同一個(gè)分區(qū)

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)YX3中心原子的雜化軌道類(lèi)型是________________,離子化合物YX5的電子式是_________。

(2)COY2屬于等電子體,1 個(gè)CO分子中含有的π鍵數(shù)目是________個(gè)。

(3)工業(yè)上利用ZO2和碳酸鋇在熔融狀態(tài)下制取化合物A(A可看做一種含氧酸鹽)。A晶體的晶胞為正方體(如圖)。

制備A的化學(xué)方程式是_________________________________________;

A晶體中,Z的配位數(shù)為_______________

A晶體中,若將Z元素置于立方體的體心,Ba元素置于立方體的頂點(diǎn),則O元素處于立方體的______________。

(4)R2+離子的外圍電子層電子排布式為______________。R2O的熔點(diǎn)比R2S________(填“高”或“低”)。

(5)Q元素和硫(S)元素能夠形成化合物B。B晶體的晶胞為正方體(如圖),若晶胞棱長(zhǎng)為540.0 pm,則晶胞密度為___________________________g·cm3(列式并計(jì)算)。

。

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【題目】萜類(lèi)化合物廣泛存在于動(dòng)植物體內(nèi),關(guān)于下列萜類(lèi)化合物的說(shuō)法正確的是

A.ab都屬于芳香烴

B.ac分子中所有碳原子均處于同一平面上

C.在一定條件a、bc均能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)

D.bc均能與新制Cu(OH)2懸濁液反應(yīng)生成磚紅色沉淀

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【題目】25℃時(shí),向10mL0.1mol·L-1一元弱堿XOH溶液中逐滴滴加0.1mol·L-1HCl溶液,溶液的AG變化如圖所示(溶液混合時(shí)體積變化忽略不計(jì))。下列說(shuō)法不正確的是

A. a=-8,則Kb(XOH)≈10-5

B. M點(diǎn)表示鹽酸和XOH恰好完全反應(yīng)

C. R點(diǎn)溶液中可能存在c(X+)+c(XOH)=c(Cl-)

D. M點(diǎn)到N點(diǎn),水的電離程度先增大后減小

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【題目】10.1 mol/L醋酸溶液中,存在電離平衡CH3COOHHCH3COO。經(jīng)測(cè)定溶液中c(CH3COO)1.4×103 mol/L,此溫度下醋酸的電離平衡常數(shù)Ka________。

2)已知飽和硫化氫的濃度為0.1 mol/L,硫化氫的電離常數(shù)為Ka11.0×107,Ka21.0×1019,計(jì)算飽和硫化氫溶液中氫離子的濃度為__________mol/L。

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【題目】某二元酸(H2A)在水中的電離方程式為:H2AHHAHAHA2(25 ℃時(shí)Ka5.0×103),下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是(   )

A.H2A是弱酸

B.稀釋0.1 mol·L1 H2A溶液,因電離平衡向右移動(dòng)而導(dǎo)致c(H)增大

C.0.1 mol·L1 NaHA溶液中c(H)=0.02 mol·L1,則0.1 mol·L1H2Ac(H)<0.12 mol·L1

D.0.1 mol·L1H2A溶液中,c(H)=0.12 mol·L1

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