(16分)碳及其化合物与人类生产、生活密切相关。请回答下列问题:(1)在化工生产过程中,少量CO的存在会引起催化剂中毒。为了防止催化剂中毒,常用SO2将CO氧化
题型:不详难度:来源:
(16分)碳及其化合物与人类生产、生活密切相关。请回答下列问题: (1)在化工生产过程中,少量CO的存在会引起催化剂中毒。为了防止催化剂中毒,常用SO2将CO氧化SO2被还原为S。 已知: C(s)+(g)=CO(g)ΔH1=-126.4kJ/mol ① C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2= -393.5kJ·mol-1 ② S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3= -296.8kJ·mol-1 ③ 则SO2氧化CO的热化学反应方程式: (2)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
①CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示,该反应ΔH 0(填“>”或“ <”)。 图2表示CO的转化率与起始投料比[ n(H2)/n(CO)]、温度的变化关系,曲线I、II、III对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3的大小关系为 ;测得B(X1,60)点氢气的转化率为40%,则x1= 。 ②在恒容密闭容器里按体积比为1:2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是 (填序号)。A.正反应速率先增大后减小 | B.逆反应速率先增大后减小 | C.化学平衡常数K值增大 | D.反应物的体积百分含量增大 | E. 混合气体的密度增大 ③一定条件下,将2molCO和2molH2置于容积为2L固定的密闭容器中发生上述反应,反应达到平衡时CO与H2体积之比为2∶1,则平衡常数K= 。 (3)最新研究发现,用隔膜电解法可以处理高浓度乙醛废水。 原理:使用惰性电极电解,乙醛分别在阴、阳极转化为乙醇和乙酸, 总反应为:2CH3CHO+H2OCH3CHOH+CH3CHOOH。 实验室中,以一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的 处理过程,其装置示意图如图所示:
①电解过程中,两极除分别生成乙酸和乙醇外,均产生无色气体,阳极电极反应分别为: 4OH--4e-═O2↑+2H2O; 。 ②在实际工艺处理过程中,阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1m3乙醛的含量为300mg/L的废水,可得到乙醇 kg(计算结果保留2位小数) |
答案
(16分) (1) SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g) ΔH=-237.4kJ·mol-1(3分) (2)①<(1分) K1>K2>K3(2分) 3 (2分) ②A C (2分) ③4.5 L2·mol-2 (不带单位不扣分)(2分) (3)①CH3CHO-2e-+H2O═CH3COOH+2H+ (2分) ②0.19(2分) |
解析
试题分析:(1)根据盖斯定律得,目标方程式=②×2-①×2-③,ΔH=(-393.5kJ·mol-1)×2-(-126.4kJ/mol)×2-(-296.8kJ·mol-1)=-237.4kJ·mol-1,所以所求热化学方程式为SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g) ΔH=-237.4kJ·mol-1; (2)①由图1可知,温度升高CO的转化率降低,说明升高温度,平衡逆向移动,正向是放热反应,ΔH<0;n(H2)/n(CO)一定时,CO的转化率Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,转化率高的平衡常数大,所以K1、K2、K3的大小关系为K1>K2>K3测得B(X1,60)点氢气的转化率为40%,CO的转化率是60%,设B点时CO、H2的物质的量分别是m、n,可得60%m=40%n/2,所以n/m=3,即x1=3; ②A、增大反应物浓度,正反应速率先增大后减小,说明平衡正向移动,正确;B、增大生成物浓度,逆反应速率先增大后减小,说明平衡逆向移动,错误;C、降低温度,K值增大,说明生成物浓度增大,反应物浓度减小,平衡正向移动,正确;D、减小压强,平衡逆向移动,反应物的体积百分含量增大,错误;E、恒容条件时混合气体的密度增大,说明容器中气体质量增加,可能是反应物也可能是生成物,平衡移动方向不确定,错误,答案选AC; ③设平衡时CO的浓度是x,则氢气的浓度是2x-1,生成甲醇的浓度是1-x,根据题意得:x/(2x-1)=2:1,x=2/3mol/L,所以K=(1-x)/x·(2x-1)2=4.5 L2·mol-2 (3)①阳极发生氧化反应,乙醛被氧化为乙酸,氢氧根离子被氧化为氧气,则阴极发生还原反应,乙醛被还原为乙醇,同时氢离子被还原为氢气,所以阳极电极反应式除生成氧气外,还有CH3CHO-2e-+H2O═CH3COOH+2H+ ②阴极反应是CH3CHO+2e-+2H+=CH3CH2OH,所以注入1m3乙醛的含量为300mg/L的废水,阴极区乙醛的去除率可达60%,生成乙醇的质量是1000L×300mg/L×60%×10-3g/mg÷44g/mol×46g/mol=188.2g=0.19kg。 |
举一反三
在特制的密闭真空容器中加入一定量纯净的氨基甲酸铵固体(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡: NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g),已知15℃时,平衡气体总浓度为2.4×10-3mol/L,下列说法中正确的是A.密闭容器中气体的平均相对分子质量不变则该反应达到平衡状态 | B.15℃时氨基甲酸铵的分解平衡常数为2.048×10-9(mol/L)3 | C.恒温下压缩体积,NH3的体积分数减小 | D.再加入一定量氨基甲酸铵,可加快反应速率 |
|
(本题16分)降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为研究的主要课题。 (1)已知在常温常压下: ① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH =-1275.6 kJ/mol ② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH =-566.0 kJ/mol ③ H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44.0 kJ/mol 写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式: 。 (2)在容积为2L的密闭容器中,充入2mol CO2和6mol H2,在温度500℃时发生反应: CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) △H<0。CH3OH的浓度随时间变化如图。回答有关问题:
①从反应开始到20分钟时,H2的平均反应速率v(H2)=_________________。 ②从30分钟到35分钟达到新的平衡,改变的条件可能是 。 A. 增大压强 B.加入催化剂 C.升高温度 D.增大反应物的浓度 ③列式计算该反应在35分钟达到新平衡时的平衡常数(保留2位小数) ④如果在30分钟时,再向容器中充入2mol CO2和6mol H2,保持温度不变,达到新平衡时,CH3OH的浓度____________1mol.L-1(填“>”、“<”或“=”)。 (3)一种原电池的工作原理为:2Na2S2 + NaBr3 Na2S4 + 3NaBr。用该电池为电源,以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解,使CO2在铜电极上可转化为甲烷。 ①该电池负极的电极反应式为: 。 ②电解池中产生CH4一极的电极反应式为: 。 (4)下图是NaOH吸收CO2后某种产物的水溶液在pH从0至14的范围内H2CO3、HCO3-、CO32-三种成分平衡时的组成分数。
下列叙述正确的是 。 A.此图是1.0 mol·L-1碳酸钠溶液滴定1.0 mol·L-1 HCl溶液的滴定曲线 B.在pH分别为6.37及10.25时,溶液中c(H2CO3)=c(HCO3-)=c(CO32-) C.人体血液的pH约为7.4,则CO2在血液中多以HCO3-形式存在 D.若用CO2和NaOH反应制取NaHCO3,宜控制溶液的pH为7~9之间 |
.(16分)Ⅰ.已知下列反应的热化学方程式为: (1) C(s) + O2(g) = CO2(g) △H1 =" -393.5" kJ/mol (2) CH3COOH(l) + 2O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l) △H2 =" -870.3" kJ/mol (3) 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H3 =" -571.6" kJ/mol 请计算:2C(s) + 2H2(g) + O2(g)= CH3COOH(l) △H4 = 。 Ⅱ.在某温度下,物质(t-BuNO)2在正庚烷或CCl4溶剂中均可以发生反应: (t-BuNO)2 2(t-BuNO) 。该温度下该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.4。 (1)向1L正庚烷中加入0.50mol(t-BuNO)2,10min时反应达平衡,此时(t-BuNO)2的平衡转化率为60%(假设反应过程中溶液体积始终为1L)。反应在前10min内的平均速率为ν(t-BuNO)= 。列式计算上述反应的平衡常数K = 。 (2)有关反应:(t-BuNO)22(t-BuNO) 的叙述正确的是( ) A.压强越大,反应物的转化率越大 B.温度升高,该平衡一定向右移动 C.溶剂不同,平衡常数K值不同 (3)通过比色分析得到40℃时(t-BuNO)2和(t-BuNO)浓度随时间的变化关系的几组数据如下表所示,请在同一图中绘出(t-BuNO)2和(t-BuNO)浓度随时间的变化曲线。
时间(min)
| 0
| 1
| 3
| 5
| 7
| 9
| 11
| c(t-BuNO)2 mol/L
| 0.05
| 0.03
| 0.01
| 0.005
| 0.003
| 0.002
| 0.002
| c(t-BuNO) mol/L
| 0
| 0.04
| 0.08
| 0.07
| 0.094
| 0.096
| 0.096
| Ⅲ.甲醇燃料电池的电解质溶液是KOH溶液。则通甲醇的电极反应式为 。若通空气的电极上有32g O2参加反应,则反应过程中转移了 mol e-。 |
常温下,将Cl2缓慢通入水中至饱和,然后向所得饱和氯水中滴加0.1mol·L—1的NaOH溶液。整个实验进程中溶液的pH变化曲线如图所示,下列叙述正确的是
A.实验进程中可用pH试纸测定溶液的pH | B.c点所示溶液中: | C.向a点所示溶液中通入SO2,溶液的酸性和漂白性均增强 | D.由a点到b点的过程中,溶液中减小 |
|
(17分)降低太气中CO2含量及有效开发利用CO2,是科学家研究的重要课题。 (1)将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为: 2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=-122.4kJ·mol-1 ①某温度下,将2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入体积可变的密闭容器中,反应到达平衡时,改变压强和温度,平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化如下表所示。
则Pl P3(填“>”“<”或“=”,下同)。若T1、Pl,T3、P3时平衡常数分别为K1、K3, 则K1 K3。T1、Pl时H2的平衡转化率为 。 ②一定条件下,t上述反应在密闭容器中达平衡。当仅改变影响反应的一个条件,引起的下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是____ 。 A.反应物的浓度降低 B.容器内压强增大 C.正反应速率大于逆反应速率 D.化学平衡常数K增大 (2)碳酸氢钾溶液加水稀释, (填“增大”“不变”或“减小”)。用碳酸钾溶液吸收空气中CO2,当溶渡呈中性时,下列关系或说法正确的是 。 A.c(K+)=2c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3) b.c(HCO)c(CO) c.降低温度,c(H+)·c(OH-)不变 (3)向盛有FeCl3溶液的试管中滴加少量碳酸钾溶液,立即产生气体,溶液颜色加深,用激光笔照射能产生丁达尔效应,反应的离子方程式为 。 |
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