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15.通过煤的气化和液化,使碳及其化合物得以广泛应用.
I.工业上先用煤转化为CO,再利用CO和水蒸气反应制H2时,存在以下平衡:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
(1)向1L恒容密闭容器中充入CO和H2O(g),800℃时测得部分数据如下表.
t/min01234
n(H2O)/mol0.6000.5200.4500.3500.350
n(CO)/mol0.4000.3200.2500.1500.150
则该温度下反应的平衡常数K=1.2.(保留2位有效数字)
(2)相同条件下,向2L恒容密闭容器中充入1molCO、1mol H2O(g)、2molCO2、2mo1H2,此时v (正)< v (逆)(填“>”“=”或“<”).
Ⅱ.已知CO(g)、H2(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为283kJ•mol-1、286kJ•mol-1、726kJ•mol-1'.
(3)利用CO、H2合成液态甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-129kJ•mol-1
(4)依据化学反应原理,分析增加压强对制备甲醇反应的影响增加压强使反应速率加快,同时平衡右移,CH3OH产率增大.
Ⅲ.为摆脱对石油的过度依赖,科研人员将煤液化制备汽油,并设计了汽油燃料电池,电池工作原理如右图所示:一个电极通入氧气,另一电极通入汽油蒸气,电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-
(5)以辛烷(C8H18)代表汽油,写出该电池工作时的负极反应方程式C8H18-50e-+25O2-=8CO2+9H2O.
(6)已知一个电子的电量是1.602×10-19C,用该电池电解饱和食盐水,当电路中通过1.929×105C的电量时,生成NaOH80g.
Ⅳ.煤燃烧产生的CO2是造成温室效应的主要气体之一.
(7)将CO2转化成有机物可有效地实现碳循环.如:
a.6CO2+6H2O$\stackrel{光照、叶绿素}{→}$ C6H12O6+6O2       
b.2CO2+6H2$→_{△}^{催化剂}$C2H5OH+3H2O
c.CO2+CH4$→_{△}^{催化剂}$CH3COOH         
d.2CO2+6H2$→_{△}^{催化剂}$CH2=CH2+4H2O
以上反应中,最节能的是a,反应b中理论上原子利用率为46%.

分析 (1)化学平衡常数为平衡时,生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值;
(2)温度不变,利用浓度商与化学平衡常数的大小,判断平衡移动方向,得到答案;
(3)根据CO和CH3OH的燃烧热先书写热方程式,再利用盖斯定律来分析甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式;
(4)分析压强对化学反应速率和化学平衡的影响,得到答案;
(5)电解质能在高温下能传导O2-,负极发生氧化反应,即C8H18)失去电子生成CO2,根据质量守恒和电荷守恒写出电极反应式;
(6)一个电子的电量是1.602×10-19C,当电路中通过1.929×105 C的电量时,电子的个数=$\frac{1.929×10{\;}^{5C}}{1.602×10{\;}^{-19}C}$=1.204×1024,电子的物质的量=$\frac{1.204×10{\;}^{24}}{6.02×10{\;}^{23}mol{\;}^{-1}}$=2mol,根据转移电子和氢氧化钠的关系式计算;
(7)最节能的措施应使用太阳能;原子利用率等于期望产物的总质量与生成物的总质量之比.

解答 解:(1)反应物和生成物浓度不变时,达到平衡状态,3min后达到平衡状态,容器体积为1L,则c(H2O)=0.350mol/L,c(CO)=0.150mol/L,c(H2)=c(CO2)=0.600mol/L-0.350mol/L=0.250mol/L,化学平衡常数表达式为:K=$\frac{[CO{\;}_{2}]•[H{\;}_{2}]}{[CO]•[H{\;}_{2}O]}$=$\frac{0.250×0.250}{0.350×0.150}$=1.2,
故答案为:1.2;
(2)向2L恒容密闭容器中充入1mol CO、1mol H2O(g)、2mol CO2、2mol H2,各物质浓度分别为:0.5mol/L、0.5mol/L、1mol/L、1mol/L,浓度商=$\frac{1×1}{0.5×0.5}$=4>1.2,平衡向逆反应方向移动,所以υ(正)<υ(逆),
故答案为:<;
(3)由CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-283.0kJ•mol-1和-726.5kJ•mol-1,则
①CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1 
②CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)△H=-726.5kJ•mol-1 
③H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(l)△H=-286kJ•mol-1
由盖斯定律可知用①+③-$\frac{2}{3}$②得反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l),该反应的反应热△H═-283.0kJ•mol-1+(-286kJ•mol-1)-$\frac{2}{3}$(-726.5kJ•mol-1)=-129kJ•mol-1,CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-129kJ•mol-1
故答案为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-129kJ•mol-1
(4)增加压强,缩小体积,反应物浓度增大,反应速率加快,正反应速率加快大于逆反应速率,化学平衡向正反应方向移动,
故答案为:增加压强使反应速率加快,同时平衡右移,CH3OH产率增大;
(5)电解质能在高温下能传导O2-,负极发生氧化反应,即1molC8H18失去电子生成CO2,共失去$8×(4+\frac{18}{8})$mole-=50mole-,18molH原子转化为9molH2O,根据质量守恒和电荷守恒写出电极反应为:C8H18-50e-+25O2-=8CO2+9H2O,
故答案为:C8H18-50e-+25O2-=8CO2+9H2O;  
(6)一个电子的电量是1.602×10-19C,当电路中通过1.929×105 C的电量时,电子的个数=$\frac{1.929×10{\;}^{5C}}{1.602×10{\;}^{-19}C}$=1.204×1024,电子的物质的量=$\frac{1.204×10{\;}^{24}}{6.02×10{\;}^{23}mol{\;}^{-1}}$=2mol,根据转移电子和氢氧化钠的关系式得NaOH的质量=$\frac{2mol}{2}$×2×40g•mol-1=80g,
故答案为80;
(7)最节能的措施应使用太阳能,故选a;原子利用率等于期望产物的总质量与生成物的总质量之比,反应b中理论上原子利用率为:$\frac{46}{88+12}$=46%,
故答案为:a;46%.

点评 本题考查影响化学平衡的因素、化学平衡的建立等,难度较大,构建平衡建立的途径进行比较是关键;探讨了能源的循环利用和温室效应的解决,着重考查了物质催化反应的过程,结合考查了化学反应速率和对图表的理解解析能力,综合能力要求较高.另外读图时要注意观察横纵坐标的含义和单位.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.2015年10月6日,中国浙江籍科学家屠呦呦获得诺贝尔生理医学奖,获奖理由是“因为发现青蒿素--一种用于治疗疟疾的药物,挽救了全球特别是发展中国家数百万人的生命”.“青蒿素(分子直径1.34×10-9m)”,下列关于“青蒿素”的说法正确的是(  )
A.在四氯化碳中形成的分散系属于悬浊液
B.分子直径比Na+小,能透过半透膜
C.“青蒿素”分子不能透过滤纸
D.在四氯化碳中形成的分散系具有丁达尔效应

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

6.一定条件下,将3molA和l mol B两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)?C(g)+2D(s).2min末该反应达到平衡,生成D的物质的量随时间变化情况如图.下列判断正确的是(  )
A.若混合气体的密度不再改变时,该反应不一定达到平衡状态
B.2 min后,加压会使正反应速率加快,逆反应速率变慢,平衡正向移动
C.反应过程中A和B的转化率之比为3:1
D.开始到平衡,用A表示该反应的化学反应速率为0.3mol•L-1•min-1

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

3.有一部分化学反应的反应热测定起来很困难,我们可以根据盖斯定律计算获得.如同素异形体之间的转化反应热数值小且转化慢,测定较困难.已知:
①P4(s,白磷)+5O2(g)=P4O10(s);△H=-2983.2kJ•mol-1
②P(s、红磷)+$\frac{5}{4}$O2(g)=$\frac{1}{4}$P4O10(s);△H=-738.5kJ•mol-1
写出白磷转化为红磷的热化学方程式:P4(s,白磷)═4P(s,红磷)△H=-29.2kJ•mol-1.则对应下列化学反应过程中的能量变化图,能正确反映出由白磷转化为红磷的是B.(填序号)

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,请回答下列问题:
(1)一定温度下,在一恒容的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是C(填序号).
A.每消耗1mol CO的同时生成2molH2
B.混合气体总物质的量不变
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示.B、C两点的平衡常数K(B)>K(C)(填“>”、“=”或“<”).
③某温度下,将2.0mol CO和6.0molH2充入2L的密闭容器中,达到平衡时测得c(CO)=0.25mol/L,CO的转化率=75%,此温度下的平衡常数K=1.3(保留二位有效数字).
(2)常温下,将V mL、0.20mol/L氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.20mol/L甲酸溶液中,充分反应,溶液pH=7,此时V<20.00(填“>”、“=”或“<”);当氢氧化钠溶液与甲酸溶液恰好完全反应时,溶液中所含离子浓度由大到小排列顺序c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+
(3)温度650℃的熔融盐燃料电池,用(CO、H2)作反应物,空气与CO2的混合气体为正极反应物,镍作电极,用Li2CO3和Na2CO3混合物作电解质.该电池的正极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.金属钨用途广泛,主要用于制造硬质或耐高温的合金,以及灯泡的灯丝.高温下,在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨,其总反应为:WO3(s)+3H2 (g)$\stackrel{高温}{?}$ W(s)+3H2O(g)
请回答下列问题:
(1)上述反应的化学平衡常数表达式为$\frac{{c}^{3}({H}_{2}O)}{{c}^{3}({H}_{2})}$.
(2)某温度下反应达平衡时,H2与水蒸气的体积比为2:3,则H2的平衡转化率为60%;随温度的升高,H2与水蒸气的体积比减小,则该反应为吸热反应(填“吸热”或“放热”).
(3)上述总反应过程大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下表所示:
温度                   25℃~550℃~600℃~700℃
主要成份WO3       W2O5        WO2        W
第一阶段反应的化学方程式为2WO3+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$W2O5+H2O;580℃时,固体物质的主要成分为W2O5、WO2;假设WO3完全转化为W,则三个阶段消耗H2物质的量之比为1:1:4.
(4)已知:温度过高时,WO2(s)转变为WO2(g);
WO2(s)+2H2(g)═W(s)+2H2O (g)△H=+66.0kJ•mol-1
WO2(g)+2H2(g)═W(s)+2H2O (g)△H=-137.9kJ•mol-1
则WO2(s)═WO2(g) 的△H=+203.9 kJ•mol-1
(5)钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发,使灯丝变细,加入I2可延长灯管的使用寿命,其工作原理为W(s)+2I2 (g)$?_{约3000℃}^{1400℃}$ WI4 (g).下列说法正确的有ab.
a.灯管内的I2可循环使用
b.WI4在灯丝上分解,产生的W又沉积在灯丝上
c.WI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长
d.温度升高时,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率减慢.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.在①渗析  ②聚沉  ③溶胶  ④凝胶  ⑤布朗运动  ⑥电泳  ⑦丁达尔现象  ⑧中和  ⑨水解  中选出适宜的词语填入下列每小题的空格中(填编号):
(1)肥皂水中透过强光,可以见到光带.这种现象称为⑦.
(2)在氢氧化铁胶体中加入硫酸,先产生红褐色沉淀后沉淀溶解,这种现象叫做②⑧.
(3)用半透膜把制取的氢氧化铁胶体中含有的NaCl分离出来的方法叫做①.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.NA表示阿伏加德罗常数,下列说法正确的是(  )
A.1mol铁与足量氯气反应,失去的电子数为2NA
B.2 L 0.2 mol•L-1 K2SO4溶液SO42- 物质的量浓度为0.4 mol•L-1
C.在同温同压下,相同体积的任何气体单质所含原子数目相同
D.同温同压下,含NA个分子的二氧化碳气体和含NA个分子的氖气体积相同

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

5.下列说法错误的是(  )
A.增大反应物的浓度,可增大活化分子的百分数,从而使反应速率增大
B.决定化学反应速率的主要因素是参加反应的物质的性质
C.NH4HCO3 (s)═NH3 (g)+H2O(g)+CO2(g)△H=+185.57 kJ•mol-1,能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
D.升温能使化学反应速率增大的主要原因是增大了反应物分子中活化分子的百分数

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