(12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“<”)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3= (用K1、K2表示)。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)甲醇燃料电池通常采用铂电极,其工作原理如图所示,负极的电极反应为: 。
(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的醋酸与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 。
(12分)(1)吸热(1分)
(2)=(1分)
(3)< 、<(各1分);K3 = K1·K2 (2分); >(2分)
(4)CH3OH - 6e- + H2O = CO2 + 6H+ (2分)
(5)c(CH3COO-)>c(Ba2+)>c(OH-)>c(H+)(2分)
【解析】
试题分析:(1)温度升高,化学平衡常增大,反应②是吸热反应;(2)平衡状态由A变到B时,温度不变,测平衡常数不变,所以平衡常数K(A)=K(B);(3)①式+②式得③式,则K3=K1×K2,500℃时K3=2.5×1.0=2.5,800℃时K3=0.15×2.5=0.375,可知升高温度反应③的平衡常减小,反应③是放热反应,反应③△H<0;反应③气体数减小所以 △S< 0;在500℃、2L的密闭容器中,进行反应③的浓度积为Q=(5mol/L×5mol/L)/(3mol/L)3×1mol/L=0.93,Q< K3 平衡右移,此时v(正)>v(逆);(4)甲醇燃料电池中甲醇作负极,所以负极的电极反应为CH3OH - 6e- + H2O = CO2 + 6H+ ;(5)通常状况下,将0.2 mol/L的醋酸与0.1 mol/LBa(OH)2溶液等体积混合,恰好反应生成醋酸钡溶液,由于醋酸根水解使溶液呈碱性,则混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(CH3COO-)>c(Ba2+)>c(OH-)>c(H+)。
考点:化学平衡常数、燃料电池、电解质溶液
科目:高中化学 来源:2014-2015学年湖南省益阳市高一12月月考化学试卷(解析版) 题型:选择题
设NA代表阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是
A.标准状况下,22.4L水所含的分子数为NA
B.17g NH3中所含的原子个数为4NA
C.1L、1mol/L的稀盐酸中含有的氯化氢分子数为NA
D.在反应2H2O22 H2O+O2↑中每生成1mol O2转移的电子数为NA
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科目:高中化学 来源:2014-2015河南省濮阳市高二上学期第三次质量检测化学试卷(解析版) 题型:选择题
一定条件下,可逆反应:X(g) + 3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),反应达到平衡时, X、Y、Z的浓度分别为0.1mol/L、0.3 mol/L、0.08 mol/L,下列判断不正确的是
A.c1∶c2 =1∶3
B.平衡时,Y和Z生成速率之比为3∶2
C.X、Y的转化率不相等
D.c1的取值范围为0< c1< 0.14 mol/L
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科目:高中化学 来源:2014-2015学年河南省高三12月月考理综化学试卷(解析版) 题型:填空题
(14分)碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题:
(1)用CH4 催化还原NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g) + 4NO2(g) =4NO(g)+CO2(g) + 2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·molˉ1
CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g) + 2H2O(g) ΔH2
若2 mol CH4 还原NO2 至N2,整个过程中放出的热量为1734 kJ,则ΔH2= ;
(2)据报道,科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应为:Fe2O3(s) + 3CH4(g)2Fe(s) + 3CO(g) +6H2(g) ⊿H>0
①若反应在5L的密闭容器中进行,1min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g。则该段时间内CO的平均反应速率为________________。
②若该反应在恒温恒压容器中进行,能表明该反应达到平衡状态的是__________
A.CH4的转化率等于CO的产率
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.v(CO)与v(H2)的比值不变
D.固体的总质量不变
③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示,当温度由T1升高到T2时,平衡常数KA KB(填“>”、“<”或“=”)。纵坐标可以表示的物理量有哪些 。
A.H2的逆反应速率
B.CH4的的体积分数
C.混合气体的平均相对分子质量
D.CO的体积分数
(3)工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低,而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氨的电化学合成,从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为:N2+3H22NH3,该过程中还原反应的方程式为 。
(4)若往20mL 0.0lmol·L-l的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液,测得混合溶液的温度变化如图所示,下列有关说法正确的是
①该烧碱溶液的浓度为0.02mol·L-1
②该烧碱溶液的浓度为0.01mol·L-1
③HNO2的电离平衡常数:b点>a点
④从b点到c点,混合溶液中一直存在:c(Na+)>c(NO)>c(OH)> c(H+)
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科目:高中化学 来源:2014-2015学年河南省高三12月月考理综化学试卷(解析版) 题型:选择题
A~G各物质间的关系如下图所示,其中B、D为气体单质。则下列说法错误的是
A.若反应①在常温下进行,则1 mol A在反应中能转移1 mol电子
B.反应②的离子方程式为MnO2+4H++2ClˉMn2++2H2O+Cl2↑
C.新配制的F溶液一般需要加入铁屑和稀盐酸,前者用于防止Fe2+被空气氧化成Fe3+,后者可抑制Fe2+的水解
D.已知C的浓溶液在催化剂存在的条件下加热,能与B反应生成D,由此可以推断B的氧化性比MnO2强
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科目:高中化学 来源:2014-2015学年河北省邢台市高三上学期第四次月考化学试卷(解析版) 题型:选择题
甲、乙、丙、丁四种物质之间存在如图所示转化关系,且甲、乙、丙均含有相同的某种元素。下列推断错误的是
A.若丙为CO2,则甲可以是焦炭
B.若丁为O2,则甲可以是N2
C.若丁为Fe,则甲可以是Cl2
D.若丁为CO2,则甲可以是NaOH溶液
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科目:高中化学 来源:2014-2015学年河北省邢台市高三上学期第四次月考化学试卷(解析版) 题型:选择题
已知NaHSO4在水中的电离方程式为:NaHSO4=Na++H++SO。某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的pH为2。下列对该溶液的叙述中,不正确的是
A.该温度高于25℃
B.由水电离出来的H+的浓度是1.0×10-10mol·L-1
C.NaHSO4晶体的加入抑制了水的电离
D.该温度下加入等体积pH为12的NaOH溶液可使该溶液恰好呈中性
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科目:高中化学 来源:2014-2015学年福建省高三上学期期中考试化学试卷(解析版) 题型:选择题
取四份碘水于试管中,编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,分别加入汽油、CCl4、酒精、NaCl溶液,振荡后静置,现象正确的是
A.Ⅰ中溶液分层,下层呈紫红色
B.Ⅱ中溶液分层,下层呈紫红色
C.Ⅲ中溶液分层,下层呈棕黄色
D.Ⅳ中溶液不分层,溶液呈无色
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科目:高中化学 来源:2014-2015学年北京市高三上学期期中考试化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列说法错误的是
A.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
B.放热反应和吸热反应决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小
C.已知:S(s)+O2(g) = SO2(g) △H1 ;S(g)+O2(g) = SO2(g) △H2 ;则△H1>△H2
D.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应
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