题目
题型:不详难度:来源:
(1)已知CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为283.0 kJ·mol-1和726.5 kJ·mol-1,则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为 。
(2)合成甲醇的方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH <0。
在230 ℃〜270 ℃最为有利。为研究合成气最合适的起始组成比n(H2):n(CO),分别在230 ℃、250 ℃和270 ℃进行实验,结果如下左图所示。其中270 ℃的实验结果所对应的曲线是_____(填字母);当曲线X、Y、Z对应的投料比达到相同的CO平衡转化率时,对应的反应温度与投较比的关系是 。
(3)当投料比为1∶1,温度为230 ℃,平衡混合气体中,CH3OH的物质的量分数为 (保留1位小数);平衡时CO的转化率 。
答案
(2) Z 投料比越高,对应的反应温度越高 (3)33.3% 40%
解析
试题分析:(1)CO(g)燃烧的热化学方程式为CO(g)+1/2 O2(g)= CO2(g) ΔH=" —283.0" kJ/mol ; ① CH3OH(l) 燃烧的热化学方程式为CH3OH(l) +3/2 O2(g)= CO2(g)+ + 2H2O(l) ΔH=" —726.5" kJ/mol; ②. ②-①整理可得:CH3OH (l) + O2(g) =" CO(g)" + 2H2O(l) ΔH=-443.5 kJ/mol.(2) 合成甲醇的方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH <0。由于该反应的正反应为放热反应,所以当反应达到平衡后,当n(H2)/n(CO)不变时,升高温度,化学平衡吸热反应 (即逆反应) 方向移动,CO的转化率降低,甲醇的产率也减小。因此这三个曲线中Z对应的是270 ℃的实验结果。这对合成甲醇的产率来说不利。但是温度过低,虽然产率高了,但反应速率太低,达到平衡所需要的时间太长,效率也不高。因此综上所述常采用在230 ℃〜270 ℃最为有利。根据平衡移动原理,在其它条件不变时,增加某种反应物的浓度,能使平衡正向移动,使其它反应物的转化率提高,而其本身的转化率降低。当曲线X、Y、Z对应的投料比达到相同的CO平衡转化率时,对应的反应温度与投较比的关系是投料比越高,对应的反应温度越高。(3)n(H2)/n(CO)=1:1,假设n(H2)= n(CO)=1mol,有图像可知在230 ℃,当反应达到平衡时CO的转化率为40%,,根据反应的方程式CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)可知:此时n(CO)="0.6mol," n(H2)=0.2mol,n(CH3OH) ="0.4mol," 在平衡混合气体中,CH3OH的物质的量分数为:0.4mol÷(0.6mol+0.2mol+0.4mol)×100%= 33.3%.
核心考点
试题【工业上常利用CO和H2合成可再生能源甲醇。(1)已知CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为283.0 kJ·mol-1和726.5 kJ·mol-1,则CH】;主要考察你对焓变、反应热等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知:
①2NH3(g)+ CO2(g)= NH2CO2NH4(s) △H = -159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)= CO(NH2)2(s)+ H2O(g) △H = +116.49 kJ·mol-1
③H2O(l)= H2O(g) △H =+88.0 kJ·mol-1
试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式 。
(2)在一定条件下,二氧化碳转化为甲烷的反应如下:
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH<0
①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时各物质的浓度分别为CO2:0.2mol·L—1,H2:0.8mol·L—1,CH4:0.8mol·L—1,H2O:1.6mol·L—1,起始充入CO2和H2的物质的量分别为 、 。CO2的平衡转化率为 。
②现有两个相同的恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器I、II,在I中充入1 molCO2,和4 molH2,在II中充入1 mol CH4和2 mol H2 O(g) ,300℃下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是 (填字母)。
A.容器I、II中正反应速率相同 |
B.容器I、II中CH4的物质的量分数相同 |
C.容器I中CO2的物质的量比容器II中的多 |
D.容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和小于1 |
①上述生产过程的能量转化方式是 。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,则阳极的电极反应式为 ,阴极的电极反应式为 。
(1)为了减少空气中SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知:H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH1=-241.8 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH2=-110.5 kJ·mol-1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式: 。
该反应的平衡常数表达式为K= 。
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是 (选填序号)。
a.Ca(OH)2 b.CaCl2 c.Na2CO3 d.NaHSO3
(2)为了减少空气中的CO2,目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用,捕碳剂常用(NH4)2CO3,反应为:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)=2NH4HCO3(aq) ΔH3为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下,保持其他初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测得CO2气体浓度,其关系如图,则:
①ΔH3 0(填“>”、“=”或“<”)。
②在T4~T5这个温度区间,容器内CO2气体浓度变化趋势的原因是: 。
(3)催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
①催化反硝化法中,用H2将NO3-还原为N2,一段时间后,溶液的碱性明显增强。则反应离子方程式为: 。
②电化学降解NO3-的原理如图,电源正极为: (选填填“A”或“B”),阴极反应式为: 。
Ⅰ.已知:①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH=a kJ·mol-1
②CO(g)+l/2O2(g)=CO2(g) ΔH=b kJ·mol-1
③C(石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=c kJ·mol-1
则反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)的焓变ΔH= kJ·mol-1。
Ⅱ.依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 (填序号)。
A.C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH>0 B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH<0
C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH>0 D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH<0
若以稀硫酸为电解质溶液,则该原电池的正极反应式为 。
Ⅲ.氢气作为一种绿色能源,对于人类的生存与发展具有十分重要的意义。
(1)实验测得,在通常情况下,1 g H2完全燃烧生成液态水,放出142.9 kJ热量。则H2燃烧的热化学方程式为 。
(2)用氢气合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
①一定条件下,下列叙述可以说明该反应已达平衡状态的是 。
A.υ正(N2)=υ逆(NH3)
B.各物质的物质的量相等
C.混合气体的物质的量不再变化
D.混合气体的密度不再变化
②下图表示合成氨反应达到平衡后,每次只改变温度、压强、催化剂中的某一条件,反应速率υ与时间t的关系。其中表示平衡混合物中的NH3的含量最高的一段时间是 。图中t3时改变的条件可能是 。
③温度为T℃时,将4a mol H2和2a mol N2放入0.5 L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%,则反应的平衡常数为 。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO (g)2CO2 (g) +N2 (g)在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。据此判断:
①该反应的平衡常数表达式为 。
②该反应的ΔH 0(选填“>”、“<”)。
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化 学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在图中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
① 煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污
染。
CH4(g)+2NO2(g) = N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) =-867kJ·mol-1
2NO2(g) N2O4(g) =-56.9kJ·mol-1
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式 。
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可 达到低碳排放的目的。下图是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。写出上述光电转化过程的化学反应方程式 。催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是 (填a→b或b→a) 。
某研究小组在实验室用重晶石(主要成分BaSO4)对工业过程进行模拟实验。查资
料得:
BaSO4(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s) ΔH1 = +571.2 kJ·mol-1 ①
BaSO4(s) + 2C(s)2CO2(g) + BaS(s) ΔH2= +226.2 kJ·mol-1 ②
(1)①制备BaCl2的工艺流程图中气体A用过量NaOH溶液吸收,得到硫化钠。Na2S水解的离子方程式为 。
②常温下,相同浓度的Na2S和NaHS溶液中,下列说法正确的是 (填字母)。
A.Na2S溶液的pH比NaHS溶液pH小 |
B.两溶液中含有的离子种类不同 |
C.两溶液中滴入同体积同浓度的盐酸,产生气体速率相等 |
D.两溶液中加入NaOH固体,c(S2-)都增大 |
(2)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,当两种沉淀共存时,= 。 【已知:Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgCl)=2.0×10-10】
(3)反应C(s) + CO2(g)2CO(g)的ΔH =
(4)实际生产中必须加入过量的炭,同时还要通入空气,其目的是: (只要求答一条)。
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