(14分)在海底和青藏高原都发现了名为“可燃冰”的环保型新能源,主要成分是CH4,CH4在光照下可与Cl2反应,也可以用CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇等新
题型:不详难度:来源:
(14分)在海底和青藏高原都发现了名为“可燃冰”的环保型新能源,主要成分是CH4,CH4在光照下可与Cl2反应,也可以用CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇等新型燃料。 (1)CH4可与Cl2反应,其反应机理如下:
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200108/20200108061724-65172.jpg) (2)Cl2→2Cl2 △H=" +243" kJ·mol-1 则CH4与Cl2反应生成CH3Cl(g)的热化学方程式为:________ (2)在一定条件下,发生反应:CH4(g)+H2O(g) ClO(g)+3H2(g)△H>0。 在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。若在2L密闭容器中发生反应,T℃时,通入2 mol CH4(g)和2 mol H2O(g),反应达平衡后,生成l mol CO,此时向容器中同时加入1mol CO和3 molH2的混合气体(保持温度不变),则平衡将 _______(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动,达到新平衡后平衡常数_______ (3)CH4(g)和H2O(g)生成的CO和H2在一定条件下可发生反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=—90.1kJ·mol-1,恒容条件下达平衡,下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO)增大的有________(选填序号)。 a.再充入1 mol H2 b.使用健化剂 c.再充入2 mol CO d.升高温度 (4)CH4可用于设计燃料电池,甲烷燃料电池的工作原理如下图所示:则正极的电极反应式为________;反应一段时间后溶液的pH________(填“升高”、“降低” 或“不变”)。![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200108/20200108061724-59278.jpg) |
答案
(14分) (1)CH4(g)+Cl2(g)→CH3Cl(g)+HCl(g) △H =" -102" kJ·mol-1(2分) (2)减小(2分) 向逆反应方向(2分) 27/4(或6.75)(2分) (3)a(2分) (4)O2 + 4e- +2H2O = 4OH-(2分)降低(2分) |
解析
略 |
举一反三
向平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]和氯化铵晶体,塞紧瓶塞。在瓶底和木板间滴少量水,如图所示。一会儿,就会发现瓶内固态物质变稀,有液体生成,瓶壁变冷,小木板上因少量水结冰冻结,而被烧瓶黏住,这时打开瓶塞,散发出来的气体有氨味。这是自发地发生了反应:Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)===BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)。实验中的下列结论正确的是( )A.自发反应一定是放热反应 | B.自发反应一定是吸热反应 | C.有的吸热反应也能自发进行 | D.吸热反应不能自发进行 |
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(8分)德国人哈伯在1913年实现了合成氨的工业化生产,反应原理: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);已知298 K时, ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1,试回答下列问题: (1)计算说明298 K下合成氨反应能否自发进行?________(填“能”或“不能”);在298 K时,将10 mol N2和30 mol H2放入合成塔中,为什么放出的热量小于924 kJ?________。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200108/20200108061716-79557.gif) (2)如图在一定条件下,将1 mol N2和3 mol H2混合于一个10 L的密闭容器中,反应达到A平衡时,混合气体中氨占25%,试回答下列问题: ①N2的转化率为________; ②在达到状态A时,平衡常数KA=________(代入数值的表达式,不要求得具体数值),当温度由T1变化到T2时,KA________KB(填“=”、“<”或“>”)。 ③在达到状态B时,下列说法正确的是( ) a.通入氩气使压强增大,化学平衡向正反应方向移动 b.N2的正反应速率是H2的逆反应速率的1/3倍 c.降低温度,混合气体的平均相对分子质量变小 d.增加N2的物质的量,H2的转化率降低 (3)若在恒温、恒压条件下合成氨反应达到平衡后,再向平衡体系中通入氩气,平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)。 (4)在1998年希腊亚里斯多德大学的Marnellos和Stoukides采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+),实现了高温高压下高转化率的电化学合成氨,其实验装置如图:
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200108/20200108061716-74085.gif) 则阴极的电极反应式为____________________________________________________。 |
中学化学课本中有大量的数据材料,下列各项对数据的应用中正确的是( )A.利用溶解度数据判断水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,而不是CaCO3和MgCO3 | B.利用键能数据判断晶体的熔点高低 | C.根据相对原子质量判断元素的原子序数 | D.根据反应热的大小判断反应进行速率的快慢 |
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(8分)、能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。 ⑴工业上一般采用下列两种反应合成甲醇: 反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H1 反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H2 ①上述反应符合“原子经济”原则的是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”); ②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度
| 250℃
| 300℃
| 350℃
| K
| 2.041
| 0.270
| 0.012
| 由表中数据判断 H1 0(填“>”“=”或“<”); ③某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0 .2mol·L-1,则CO的转化率为 ,此时的温度 为 (从上表中选择) ⑵将CH4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为:
CH4(g)+3/2O2(g) CO(g)+2H2O(g) H=-519kJ·mo l-1。工业上,为选择合适的催化剂,分别对X、Y、Z三种催化剂进行了如下实验(其他条件相同) ①X在 T1℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍; ②Y在T2℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍; ③Z在T3℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍; 已知:T1> T2> T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 (填“X”、“Y”或“Z”)选择的理由是 。 |
已知热化学方程式:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1=-483.6 kJ/mol,则对于热化学方程式:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH2=b,下列说法正确的是( )A.热化学方程式中化学计量数表示分子个数 | B.该反应的ΔH2=+483.6 kJ/mol | C.|ΔH2|<|ΔH1| | D.|ΔH2|>|ΔH1| |
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