【题目】甲醇是一种可再生能源,由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:
反应I:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ·mo1-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H3=-90.77 kJ·mo1-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的△H2=__________。
(2)反应Ⅲ能够自发进行的条件是__________(填“较低温度”、“较高温度”或“任何温度”)。
(3)恒温,恒容密闭容器中,对于反应I,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是__________。
A.混合气体的密度不再变化
B.混合气体的平均相对分子质量不再变化
C.CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1︰3︰1︰1
D.甲醇的百分含量不再变化
(4)对于反应I,温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示:
①下列有关说法不正确的是_______________
A.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率可能位于M1
B.温度低于250℃时,随温度升高甲醇的产率增大
C.M点时平衡常数比N点时平衡常数大
D.实际反应应尽可能在较低的温度下进行,以提高CO2的转化率
②若在1L密闭容器中充入3molH2和1 molCO2发生反应I,250℃时反应的平衡常数K=__________(保留3位小数);若要进一步提高甲醇体积分数,可采取的措施有__________。
【答案】+41.19 kJ·mo1-1 较低温度 BD ABD 0.148 增大压强(降低温度)
【解析】
(1)根据盖斯定律:Ⅱ=I-Ⅲ得反应Ⅱ的△H2。
(2)△G=△H-T△S<0时,反应能够自发进行,该反应的△S<0,△H<0,当温度较低时,反应Ⅲ能够自发进行。
(3)A. 由于气体的质量、体积不变,则无论是否达到平衡状态,混合气体的密度都不变化,不能作为判断是否平衡的依据。
B. 反应前后气体的物质的量不等,混合气体的平均相对分子质量不再变化,可说明气体的物质的量不再变化,说明达到平衡状态。
C. 平衡常数未知,CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1:3:1:1 ,不能判断是否达到平衡状态。
D. 甲醇的百分含量不再变化,可说明达到平衡状态。
(4)①反应I:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ·mo1-1
A.由图像可知,其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率一定位于M。
B.温度低于250℃时,随温度升高二氧化碳转化量降低,甲醇的产率减小。
C.平衡常数只与温度有关,M点温度低于N点温度,温度高,平衡逆向移动,则M点时平衡常数比N点时平衡常数大。
D.根据图像可知,催化剂催化效率在250℃左右最高,实际反应应控制温度在250℃左右。
②根据三段式计算。
(1)反应I:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ·mo1-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H3=-90.77 kJ·mo1-1
根据盖斯定律:Ⅱ=I-Ⅲ得反应Ⅱ的△H2=+41.19 kJ·mo1-1,故答案为:+41.19 kJ·mo1-1。
(2)△G=△H-T△S<0时,反应能够自发进行,该反应的△S<0,△H<0,当温度较低时,反应Ⅲ能够自发进行,故答案为:较低温度。
(3)A. 由于气体的质量、体积不变,则无论是否达到平衡状态,混合气体的密度都不变化,不能作为判断是否平衡的依据,故A错误;
B. 反应前后气体的物质的量不等,混合气体的平均相对分子质量不再变化,可说明气体的物质的量不再变化,说明达到平衡状态,故B正确;
C. 平衡常数未知,CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1:3:1:1 ,不能判断是否达到平衡状态,故C错误;
D. 甲醇的百分含量不再变化,可说明达到平衡状态,故D正确。
故选BD。
(4)①反应I:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ·mo1-1
A.由图像可知,其他条件不变,若不使用催化剂,不会改变平衡状态,二氧化硫的平衡转化率不变,则250℃时CO2的平衡转化率一定位于M,故A错误;
B.温度低于250℃时,随温度升高二氧化碳转化量降低,甲醇的产率减小,故B错误;
C.平衡常数只与温度有关,由于该反应正反应方向是放热反应,M点温度低于N点温度,温度升高,平衡逆向移动,则M点时平衡常数比N点时平衡常数大,故C正确;
D.根据图像可知,催化剂催化效率在250℃左右最高,实际反应应控制温度在250℃左右,故D错误;
故选ABD。
② M点二氧化碳的转化率是50%,
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ·mo1-1
起始量(mol) 1 3 0 0
变化量(mol)0.5 1.5 0.5 0.5
平衡量(mol)0.5 1.5 0.5 0.5
体积为1L,K=0.5×0.5/0.5×1.53=0.148,反应后气体体积减小,若要进一步提高甲醇体积分数,可采取的措施有增大压强或降低温度,平衡正向移动,故答案为:0.148;增大压强(降低温度)。
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【题目】下列物质的转化在给定条件下能实现的是( )
①氯化钠饱和溶液NaHCO3(s)
② Al2O3AlCl3(aq) Al(OH)3
③海水Mg(OH)2MgCl2(aq) MgCl2(s)
④N2NO2HNO3
⑤重晶石(BaSO4) BaCO3BaCl2(aq)
A. ①③⑤ B. ②③④
C. ②④⑤ D. ①②⑤
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】某学习小组依据SO2具有还原性,推测SO2能被Cl2氧化生成SO2Cl2。查阅资料:SO2Cl2的熔点为-54.1 ℃,沸点为69.1 ℃,极易水解,遇潮湿空气会产生白雾。
(1)化合物SO2Cl2中S元素的化合价是__________。
(2)实验室中制备氯气时为得到干燥纯净的氯气,应将气体依次通过盛有_______和_______的洗气瓶。
(3)用如图所示装置制备SO2Cl2。
①B中冷凝水从__________ (填“m”或“n”)口进入。
②C中的药品是______。目的一是:_______________,目的二是:_______________。
③向A所得液体中加水,出现白雾,振荡、静置得到无色溶液。经检验该溶液中的阴离子(除OH-外)只有SO42-、Cl-,写出SO2Cl2与H2O反应的化学方程式:_______________。
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【题目】关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是 ( )
A.石油裂解得到的汽油是纯净物
B.石油、煤、可燃冰、植物油都属于化石燃料
C.天然气是一种清洁的化工原料
D.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】将气体A、B置于固定容积为4L的密闭容器中,发生如下反应:2A(g)+B(g)C(g)+2D(g),反应进行20s后达到平衡,测得平衡时A的物质的量为0.16mol,B的物质的量为0.06mol,C的物质的量为0.04mol,请计算并回答:
(1)用生成物C表示20s内的平均反应速率为_________________mol/(L·s)。
(2)反应前A的物质的量浓度是________________mol/L。
(3)反应达平衡时,B的转化率为________________ 。
(4)若改变下列条件,D的生成速率如何变化(用“增大”或“减小”或“不变”填空)。
编号 | 改变的条件 | D的生成速率 |
① | 降低体系温度 | ______ |
② | 恒容下补充A气体 | ______ |
③ | 恒容下充入Ne(不参与体系反应) | ______ |
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】常温下,向0.1 mol/L的硫酸溶液中逐滴加入物质的量浓度相同的氢氧化钡溶液,生成沉淀的量与加入氢氧化钡溶液的体积关系如图所示,a、b、c、d分别表示实验时不同阶段的溶液,下列有关说法中不正确的是
A. 溶液的pH:a<b<c<d
B. 溶液的导电能力:a>b>d>c
C. a、b溶液呈酸性
D. c、d溶液呈碱性
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列关于有机化学的认识中,正确的是()
A. CH3CH=CHCH3分子中的四个碳原子可能在同一直线上
B. 淀粉和纤维素属于多糖, 均可在在人体内水解转化为葡萄糖,为人类提供能量
C. 分子式为 C4H8O且能和金属钠反应的有机物共有三种(不考虑立体异构)
D. 分枝酸结构简式如图,可与乙醇、乙酸反应,也可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色
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