【題目】合成氣的主要成分是一氧化碳和氫氣,可用于合成二甲醚等清潔燃料。從天然氣獲得合成氣過程中可能發(fā)生的反應(yīng)有:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.1kJ/mol ①
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH2=+247.3kJ/mol ②
請回答下列問題:
(1)在一密閉容器中進行反應(yīng)①,測得CH4的物質(zhì)的量濃度隨反應(yīng)時間的變化如圖1所示。反應(yīng)進行的前5min內(nèi),v(H2)=____;10min時,改變的外界條件可能是_____。
(2)如圖2所示,在甲、乙兩容器中分別充入等物質(zhì)的量的CH4和CO2,使甲、乙兩容器初始容積相等。在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)②,并維持反應(yīng)過程中溫度不變。已知甲容器中CH4的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的圖像如圖3所示,請在圖3中畫出乙容器中CH4的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的圖像_____。
(3)800℃時,反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1.0,某時刻測得該溫度下的密閉容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量見下表,此時反應(yīng)中正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系式是____(填序號)。
a.v(正)>v(逆)
b.v(正)<v(逆)
c.v(正)=v(逆)
d.無法判斷
CO | H2O | CO2 | H2 |
0.5mol | 8.5mol | 2.0mol | 2.0mol |
(4)二甲醚(CH3OCH3)可由合成氣(CO和H2)在一定條件下制得,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:____。
(5)以二甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料,石墨為電極構(gòu)成燃料電池。該電池的負(fù)極電極反應(yīng)方程式是:____。用二甲醚燃料電池為電源,用鉑電極電解KCl和CuSO4的混合溶液,當(dāng)電路中通過0.3mol電子的電量時,陰陽兩極都產(chǎn)生2.8L的氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),若電解后溶液體積為1L,則陽極氣體的成分及物質(zhì)的量為:____。
【答案】0.3mol/(L·min) 升高溫度或沖入水蒸氣 a 2CO+4H2→CH3OCH3+H2O(一定條件) CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O O2:0.025mol、Cl2:0.10mol
【解析】
(1)反應(yīng)進行的前5min內(nèi),CH4的濃度變化量為0.50mol/L,由此可求出v(H2);10min時,改變的外界條件,2min內(nèi)CH4的濃度變化量為0.25mol/L,與前一時間段進行對比,從而得出反應(yīng)速率加快,由此預(yù)測可能發(fā)生改變的外界條件。
(2)因為反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)發(fā)生后,氣體分子數(shù)增大,所以乙容器相當(dāng)于甲容器減小壓強,由此可確定平衡移動的方向、CH4的轉(zhuǎn)化率變化及所需的時間。
(3)800℃時,反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1.0,利用表中數(shù)據(jù)求濃度商,并與K進行比較,從而確定平衡移動的方向,由此得出正、逆反應(yīng)速率的相對大小。
(4) CO和H2在一定條件下制得CH3OCH3,由此可寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(5)以二甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料,石墨為電極構(gòu)成燃料電池。該電池的負(fù)極為二甲醚在堿性條件下失電子,轉(zhuǎn)化為CO32-等。用二甲醚燃料電池為電源,用鉑電極電解KCl和CuSO4的混合溶液,陽極先發(fā)生Cl-失電子生成Cl2的反應(yīng),后發(fā)生H2O失電子生成O2的反應(yīng);陰極先發(fā)生Cu2+得電子的反應(yīng),后發(fā)生H2O得電子生成H2的反應(yīng),代入數(shù)據(jù)建立方程式,即可求出結(jié)果。
(1)從圖中可提取以下信息,反應(yīng)進行的前5min內(nèi),CH4的濃度變化量為0.50mol/L;10min后,改變某條件,2min內(nèi)CH4的濃度變化量為0.25mol/L。則反應(yīng)進行的前5min內(nèi),v(CH4)==0.10mol/(L·min),依據(jù)化學(xué)方程式CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),可得出v(H2)=3v(CH4)= 0.30mol/(L·min);與10min前進行對比,反應(yīng)速率加快且平衡正向移動,所以改變的外界條件可能是升高溫度或沖入水蒸氣。答案為:0.30mol/(L·min);升高溫度或沖入水蒸氣;
(2)我們以甲為參照,隨著反應(yīng)的進行,氣體分子數(shù)增大,壓強增大,對于恒壓容器乙,相當(dāng)于甲增大容積減小壓強,則反應(yīng)速率減慢,但平衡正向移動,CH4的轉(zhuǎn)化率增大,由此可在圖3中畫出乙容器中CH4的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的圖象為。答案為:;
(3)由表中數(shù)據(jù)及反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),可求出濃度商為Q==0.94<K,所以平衡正向移動,v(正)>v(逆),故選a。答案為:a;
(4) CO和H2在一定條件下制得CH3OCH3,化學(xué)方程式為2CO+4H2CH3OCH3+H2O。答案為:2CO+4H2CH3OCH3+H2O;
(5)以二甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料,石墨為電極構(gòu)成燃料電池。該電池的負(fù)極為二甲醚在堿性條件下失電子,轉(zhuǎn)化為CO32-等,電極反應(yīng)方程式是:CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O。
陽極發(fā)生的反應(yīng)為:2Cl--2e-span>==Cl2↑,2H2O-4e-==O2↑+4H+。n(氣體)==0.125mol,設(shè)n(Cl2)=x,則n(O2)=0.125-x,從而得出2x+4×(0.125-x)=0.3mol,從而求出x=0.10mol,0.125-x=0.025mol,即O2:0.025mol、Cl2:0.10mol。答案為:O2:0.025mol、Cl2:0.10mol。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氮、銅及其化合物以及乙醇、氯化鈉的用途廣泛。回答下列問題:
(1)基態(tài)氮原子中含有______種運動狀態(tài)不同的電子,與N3-含有相同電子數(shù)的四原子分子是_______(寫化學(xué)式),其立體構(gòu)型是________。
(2)C、N、O、F四種元素的第一電離能由小到大的順序為_____。
(3)Cu+價層電子的軌道表達式(電子排布圖)為______。CuO在高溫下能分解生成Cu2O,其原因是_______。
(4)在加熱和Cu的催化作用下,乙醇可被空氣氧化為乙醛(CH3CHO),乙醛分子中碳原子的雜化方式是____,乙醛分子中H一C—O的鍵角____ (填“大于”等于”或“小于”)乙醇分子中的H—C—O的鍵角。
(5)[Cu(H2O)4]2+為平面正方形結(jié)構(gòu),其中的兩個H2O被Cl-取代后有兩種不同的結(jié)構(gòu),其中[Cu( H2O)2(Cl)2]是非極性分子的結(jié)構(gòu)式為________。
(6)如圖所示為NaCl晶體的晶胞結(jié)構(gòu)圖和晶胞截面圖(截面圖中的大球為Cl-,小球為Na+);
①晶胞中距離1個Na+最近的Cl-有_____個 ,這些C1-圍成的圖形是___________。
②若晶體密度為ρg●cm-3,阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示,則Na+的離子半徑為_______pm(列出計算表達式)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】向1L含0.01molNaAlO2和的溶液中緩慢通入二氧化碳,隨增大,先后發(fā)生三個不同的反應(yīng),當(dāng)0.01mol<n(CO2)≤0.015mol時發(fā)生的反應(yīng)是:2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3,下列對應(yīng)關(guān)系正確的是( )
選項 | 溶液中離子的物質(zhì)的量濃度 | |
A | 0 | |
B | 0.01 | |
C | 0.015 | |
D | 0.03 |
A.AB.BC.CD.D
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】有機物的結(jié)構(gòu)可以用鍵線式表示,式中以線示鍵,每個折點及線端點處表示有一個C原子,并以氫補足四價,C和H不表示出來。
(1)某物質(zhì)A結(jié)構(gòu)如圖所示,其分子式為__________,1 mol該烴完全燃燒需消耗氧氣__________mol。
(2)降冰片烷立體結(jié)構(gòu)如圖所示,它的分子式為___________;當(dāng)它發(fā)生一氯取代時,取代位置有____種。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】透明聚酯玻璃鋼可用于制造導(dǎo)彈的雷達罩和宇航員使用的氧氣瓶。制備它的一種配方中含有下列四種物質(zhì):
填寫下列空白:
(1) 甲中不含氧原子的官能團名稱是__________;下列試劑能與甲反應(yīng)而褪色的是__________ (填標(biāo)號)。
a. Br2/CCl4溶液 b.石蕊溶液 c.酸性KMnO4溶液
(2) 甲的同分異構(gòu)體有多種,寫出其中一種不含甲基的羧酸的結(jié)構(gòu)簡式____________
(3) 淀粉通過下列轉(zhuǎn)化可以得到乙(C2H6O2)(其中AD均為有機物,A為一種單糖,B為一種有特殊香味的一元醇,C為一種氣體)
B轉(zhuǎn)化到乙的一系列反應(yīng)中涉及到的反應(yīng)類型有__________。
a.消去反應(yīng) b.取代反應(yīng)
c.加成反應(yīng) d.加聚反應(yīng)
B轉(zhuǎn)化為C的化學(xué)反應(yīng)方程式為______________________________
(4) 化合物丁僅含碳、氫、氧三種元素,其相對分子質(zhì)量為110。丁與FeCl3溶液作用顯現(xiàn)紫色,且丁分子中苯基上的一氯取代物只有一種。則丁的結(jié)構(gòu)簡式為______________
(5) 已知:
利用上述信息,以苯、乙烯、氯化氫為原料經(jīng)三步反應(yīng)合成丙,其中屬于取代反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】利用水鈷礦(主要成分為Co2O3,含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO等)制取草酸鈷的工藝流程如圖:
已知:①浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Co(OH)2 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 |
完全沉淀的pH | 3.7 | 5.2 | 9.2 | 9.6 | 9.8 |
(1)浸出過程中加入Na2SO3的目的是_____。
(2)NaClO3在反應(yīng)中氯元素被還原為最低價,該反應(yīng)的離子方程式為_____。
(3)加Na2CO3能使浸出液中某些金屬離子轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀。試用離子方程式和必要的文字簡述其原理:_____。
(4)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖所示,在濾液II中適宜萃取的pH為_____左右。
a.2.0~2.5 b.3.0~3.5 c.4.0~4.5
(5)濾液I“除鈣、鎂”是將其轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10,當(dāng)加入過量NaF后,所得濾液=____。
(6)工業(yè)上用氨水吸收廢氣中的SO2。已知NH3·H2O的電離平衡常數(shù)K=1.8×10-5,H2SO3的電離平衡常數(shù)K1=1.2×10-2,K2=1.3×10-8。在通廢氣的過程中,當(dāng)恰好形成正鹽時,溶液中離子濃度的大小關(guān)系為____。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于恒容的密閉真空容器中,在恒定溫度下使其達到分解平衡:NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g),實驗測得不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于下表:
溫度/℃ | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
平衡總壓強/kPa | 5.7 | 8.3 | 12.0 | 17.1 | 24.0 |
平衡氣體總濃度/ 10-3mol·L-1 | 2.4 | 3.4 | 4.8 | 6.8 | 9.4 |
下列說法正確的是
A. 該反應(yīng)在低溫下可以自發(fā)進行
B. 當(dāng)體系中氣體的平均相對分子質(zhì)量不變時,說明該反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)
C. 恒溫條件下,向容器中再充入2mol NH3和1molCO2,平衡向左移動,平衡后,NH3的濃度減小
D. 15℃時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)約為2.05×10-9
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氨是化學(xué)實驗室及化工生產(chǎn)中的重要物質(zhì),應(yīng)用廣泛。
(1)已知25℃時:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+183 kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) ΔH=-1164.4 kJ/mol
則N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=______kJ/mol
(2)在恒溫恒容密閉容器中進行合成氨反應(yīng),起始投料時各物質(zhì)濃度如下表:
N2 | H2 | NH3 | |
投料Ⅰ | 1.0 mol/L | 3.0 mol /L | 0 |
投料Ⅱ | 0.5 mol/L | 1.5 mol/L | 1.0 mol/L |
①按投料Ⅰ進行反應(yīng),測得達到化學(xué)平衡狀態(tài)時H2的轉(zhuǎn)化率為40%,則該溫度下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為_______。
②按投料Ⅱ進行反應(yīng),起始時反應(yīng)進行的方向為________(填“正向”或“逆向”)。
③若升高溫度,則合成氨反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)________(填“變大”、“變小”或“不變”)。
④L(L1、L2)、X可分別代表壓強或溫度。下圖表示L一定時,合成氨反應(yīng)中H2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。
ⅰ X代表的物理量是______。
ⅱ 判斷L1、L2的大小關(guān)系,并簡述理由______。
(3)電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量,其工作原理示意圖如下:
①電極b上發(fā)生的是______反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。
②寫出電極a的電極反應(yīng)式_________。
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