(共14分)甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所
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(共14分)甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应
| 平衡常数
| 温度(℃)
| 500
| 800
| ①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
| K1
| 2.5
| 0.15
| ②H2(g)+CO2(g) H2O (g)+CO(g)
| K2
| 1.0
| 2.50
| ③3H2(g)+ CO2(g)CH3OH(g)+H2O (g)
| K3
|
|
| (1)反应②是 (填“吸热”或“放热”)反应。 (2)某温度下反应①中H2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如图所示。则平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A) K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)判断反应③△H 0; △S 0(填“>”“=”或“<”) 在500℃、2L的密闭容器中,进行反应③,测得某时刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物质的量分别为6mol、2 mol、10 mol、10 mol,此时v(正) v(逆)(填“>”“=”或“<”) (4)一定温度下,在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是 。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是 。
(5)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下, 将0.2 mol/L的乙酸与0.1 mol/LBa(OH)2溶液等体积混合,则混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为 |
答案
(共14分) (1)吸热(1分) (2)=(1分) (3)< 、<(各2分);>(2分) (4)加入催化剂(2分); 将容器的体积快速压缩至2L(2分,只写出加压或缩小容器体积得1分) (5) c(CH3COO-)>c(Ba2+)>c(OH-)>c(H+)(2分) |
解析
试题分析:(1)对于反应②,温度升高,平衡常数增大,说明升高温度对正反应有利,所以该反应是吸热反应; (2)平衡常数是温度常数,只随温度变化,所以A、B点的温度相同,平衡常数也相同,K(A)=K(B) (3)反应③=反应①+反应②,所以K3=K1·K2,500℃K3=2.5,800℃ K3=0.375,温度升高,平衡常数减小,说明温度升高对逆反应有利,正向是放热反应,所以△H<0,由化学方程式的系数可知,反应物中气体的总系数是4,生成物的总系数是2,所以△S<0; (4)t0时刻曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,CO的浓度未变,到达平衡的时间缩短,说明反应速率加快,平衡不移动,所以改变的条件是加入催化剂;曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,CO的浓度由2.0mol/L增大到3.0mol/L,浓度增大1.5倍,说明容器的体积由原来的3L迅速缩小1.5倍,变为2L,达平衡时CO的浓度是4.5mol/L,所以改变的条件只能是将容器的体积快速压缩至2L; (5)0.2 mol/L的乙酸与0.1 mol/LBa(OH)2溶液等体积混合,醋酸与氢氧化钡恰好完全反应,生成醋酸钡溶液,尽管醋酸根离子水解,但醋酸根离子浓度仍大于钡离子浓度,水解使溶液显碱性,所以离子浓度的大小关系是c(CH3COO-)>c(Ba2+)>c(OH-)>c(H+)。 |
举一反三
【化学——选修2:化学与技术】(15分) 第五主族的磷单质及其化合物在工业上有广泛应用。 (1)同磷灰石在高温下制备黄磷的热化学方程式为: 4Ca5(PO4)3F(s)+21SiO2(s)+30C(s)=3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g) H 已知相同条件下: 4Ca3(PO4)2F(s)+3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g) △H1 2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)=P4(g)+6CaO(s)+10CO(g) △H2 SiO2(s)+CaO(s)=CaSiO3(s) △H3 用△H1、△H2和△H3表示H,则H= ; (2)三聚磷酸可视为三个磷酸分子(磷酸结构式如图)之间脱去两 个水分子产物,其结构式为 ,三聚 磷酸钠(俗称“五钠”)是常用的水处理剂,其化学式为 ;
(3)次磷酸钠(NaH2PO2)可用于工业上的化学镀镍。 ①化学镀镍的溶液中含有Ni2+和H2PO2-,在酸性等条件下发生下述反应: (a) Ni2+ + H2PO2-+ → Ni++ H2PO3-+ (b)6H2PO-2 +2H+ =2P+4H2PO3+3H2↑ 请在答题卡上写出并配平反应式(a); ②利用①中反应可在塑料镀件表面沉积镍—磷合金,从而达到化学镀镍的目的,这是一种常见的化学镀。请从以下方面比较化学镀与电镀。 方法上的不同点: ; 原理上的不同点: ; 化学镀的优点: 。 |
(15分)碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。 (1)在一恒温、恒容密闭容器中发生反应: Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g),H<0。利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。对该反应的说法正确的是 (填字母编号)。A.增加Ni的量可提高CO的转化率,Ni的转化率降低 | B.缩小容器容积,平衡右移,H减小 | C.反应达到平衡后,充入CO再次达到平衡时,CO的体积分数降低 | D.当4vNi(CO)4=v(CO)时或容器中混合气体密度不变时,都可说明反应已达化学平衡状态 | (2)CO与镍反应会造成镍催化剂中毒。为防止镍催化剂中毒,工业上常用SO2将CO氧化,二氧化硫转化为单质硫。 已知:C(s)+O2(g)==CO(g) H= -Q1 kJ·mol-1 C(s)+ O2(g)==CO2(g) H= -Q2 kJ·mol-1 S(s)+O2(g)==SO2(g) H= -Q3 KJ·mol-1 则SO2(g)+2CO(g)==S(s)+2CO2(g) H= kJ·mol-1。 (3)金属氧化物可被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳。图(1)是四种金属氧化物(Cr2O3、SnO2、PbO2、Cu2O)被一氧化碳还原时与温度(t)的关系曲线图。 700oC时,其中最难被还原的金属氧化物是 (填化学式),用一氧化碳还原该金属氧化物时,若反应方程式系数为最简整数比,该反应的平衡常数(K)数值等于 。
(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理如上图(2)所示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应式为 。 若该燃料电池使用一段时间后,共收集到20mol Y,则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为 L。 |
已知反应3H2+N22NH3为放热反应,由此推断出 ( )A.氢气和氮气在常温常压下,不需要任何能量就可以迅速发生反应 | B.3mol氢气和1mol氮气所具有的总能量低于2mol氨气所具有的总能量 | C.断裂1molN≡N键和3molH—H键吸收的能量小于形成6molN—H键所放出的能量 | D.氢气和氮气是高能极不稳定的物质,氨气是低能且非常稳定的物质 |
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已知在250C、1.013×105Pa下,1mol氢气完全燃烧生成液态水放出285kJ的热量,请回答下列问题(H2O相对分子质量为18): (1)若2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气,则放出的热量 _ __570 kJ(填“>”、“<”或“=”)。 (2)现有250C、1.013×105Pa下的H2和CH4的混合气体0.5mol,完全燃烧生成一定质量的CO2气体和10.8gH2O(l),放出203kJ的热量,则1molCH4 完全燃烧生成CO2气体和H2O(l)的热化学方程式为 。 (3)美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置,其构造如图所示:A、B两个电极均由多孔的碳块组成。
该电池的正极为:______(填A或B)。电极反应式为 ________ ____ 。 (4)若将上述装置中通入H2的改成CH4气体,也可以组成一个原电池装置,电池的总反应为:CH4+2O2+2KOH = K2CO3+3H2O ,则该电池的负极反应式为:______ _ _ 。 |
下列物质中既含有非极性键,又含有离子键的是A.MgBr2 | B.H2O2 | C.Na2O2 | D.NH4Cl |
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