【题目】甲醇被称为21世纪的新型燃料,工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ,用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100 L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……Ⅰ,CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示。
①已知100°C时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示的平均反应速率为________。
②图中的p1________p2(填“<”“>”或“=”),100°C时平衡常数为________。
③在其他条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)在压强为0.1 MPa条件下,a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)……Ⅱ。
④该反应的ΔH________0,ΔS________0(填“<”“>”或“=”)。
⑤若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是________。
A.升高温度
B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大
D.再充入1 mol CO和3 mol H2
⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下表空格中填入剩余的实验条件数据。
实验编号 | T(°C) | n(CO)/n(H2) | p(MPa) |
ⅰ | 150 |
| 0.1 |
ⅱ | ________ | ________ | 5 |
ⅲ | 350 | ________ | 5 |
【答案】(1)①0.0030 mol·L-1·min-1 ②< 2.25×10-4 ③减小 (2)④< < ⑤B、D
⑥
实验编号 | T(°C) | n(CO)/n(H2) | p(MPa) |
ⅰ | |||
ⅱ | 150 | 1/3 | |
ⅲ | 1/3 |
【解析】(1)在100°C时,CH4的转化率为0.5,则有
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
起始: 1.0 mol 2.0 mol 0 0
变化: 0.5 mol 0.5 mol 0.5 mol 1.5 mol
平衡: 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol 1.5 mol
v(H2)=(1.5 mol/100 L)/5 min=0.0030 mol/(L·min)。
K=[c(CO)×c3(H2)]/[c(CH4)×c(H2O)]=0.005×0.0153/(0.005×0.015)=2.25×10-4。
在其他条件不变的情况下降低温度,正逆化学反应速率都减小。
(2)④因反应自发进行,故ΔG=ΔH-TΔS<0,ΔH<0,反应前后分子数减小,故ΔS<0。⑤由于ΔH<0,则升高温度,平衡逆向移动,甲醇产率降低,A不合题意;将CH3OH(g)从体系中分离出来,平衡正向移动,甲醇产率增加,B符合题意;充入He,使体系总压强增大,但各物质的浓度不变,平衡不移动,C不合题意;再充入1 mol CO和3 mol H2,相当于增大反应物浓度,平衡正向移动,D符合题意。⑥显然该同学通过“控制变量法”探究温度、压强对化学平衡的影响,探究的前提只能是改变一个条件,而其他条件不变,故实验ⅱ的温度是150°C,n(CO)/n(H2)=1/3,同样实验ⅲ中n(CO)/n(H2)=1/3。
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】碳、硅两元素广泛存在于自然界中.请回答下列问题:
(1)基态14C原子的核外存在________对自旋方向相反的电子,硅原子的电子排布式为__________。
(2)晶体硅的结构与全刚石非常相似。晶体硅硅中硅原子的杂化方式为_______杂化;金刚石、晶体硅和金刚砂(碳化硅)的熔点由高到低的顺序为_____________。
(3)科学研究结果表明,碳的氧化物CO2能够与H2O借助子太阳能制备HCOOH。其反应原理如下:2CO2+2H2O=2HCOOH+O2,则生成的HCOOH分子中δ键和π键的个数比是_______。
(4)碳单质有多种形式,其中C60、石墨烯与金刚石晶体结构如图所示:
①C60、石墨烯与金刚石互为_________。
②C60形成的晶体是分子晶体,C60分子中含有12个五边形和20个六边形,碳与碳之间既有单键又有双键,已知C60分子所含的双键数为30,则C60分子中_______个C—C 键(多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:顶点数+面数-棱边数=2)。在石墨烯晶体中,每个C原子连接______个六元环;在金刚石晶体中,每个C原子连接的最小环也为六元环,六元环屮最多有_______个C原子在同一平面。
③金刚石晶胞含有______个碳原子。若碳原子的半径为r,金刚石晶胞的边长为a,根据硬球接触模型,则r=______a,列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率为_______(不要求计算结果)。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列有关物质性质及对应用途的说法正确的是( )
A. 利用浓硫酸的脱水性,干燥氢气
B. 氧化镁熔点高,可用于制造耐火材料
C. 碳酸钠溶液呈碱性,可用于治疗胃酸过多
D. 二氧化硫有漂白性,故可使酸性高锰酸钾溶液褪色
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下图是元素周期表的一部分。
I.用化学用语回答下列问题:
(1)②、⑥、⑧的离子半径由大到小的顺序为_________(用离子符号表示)。
(2)④、⑦、⑧的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是_______。(用化学式表示)
(3)As的原子结构示意图为_______;其氢化物的化学式为_______。
(4)Y由②⑥⑧三种元素组成,它的水溶液是生活中常见的消毒剂。As可与Y的水溶液反应,产物有As的最高价含氧酸,该反应的化学方程式为_________,当消耗1mol还原剂时,电子转移了______mol。
Ⅱ.A、B、C、D、E、X是上述周期表给出元素组成的常见单质或化合物。已知A、B、C、D、E、X存在如图所示转化关系(部分生成物和反应条件略去),若常温下A为红棕色气体,B为强酸,X为常见金属单质。
(5)A与水反应的化学方程式为_______________。
(6)工业上常用热还原法冶炼X,写出其化学方程式___________。
(7)某温度下(>100℃)若m克X与H2O反应放出QkJ(Q>0)的热量。写出该反应的热化学方程式_______________。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】硫化碱法是工业上制备Na2S2O3的方法之一,反应原理为:2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2(该反应△>0)某研究小组在实验室用硫化碱法制备Na2S2O3·5H2O流程如下。
(1)吸硫装置如图所示。
①装置B的作用是检验装置中SO2的吸收效率,B中试剂是________,表明SO2吸收效率低的实验现象是B中溶液________________。
②为了使SO2尽可能吸收完全,在不改变A中溶液浓度、体积的条件下,除了及时搅拌反应物外,还可采取的合理措施是_______、_______。(写出两条)
(2)假设本实验所用的Na2CO3含少量NaCl、NaOH,设计实验方案进行检验。(室温时CaCO3饱和溶液的pH=12), 限用试剂及仪器:稀硝酸、AgNO3溶液、CaCl2溶液、Ca(NO3)2溶液、酚酞溶液、蒸馏水、pH计、烧杯、试管、滴管、
序号 | 实验操作 | 预期现象 | 结论 |
① | 取少量样品于试管中,加入适量蒸馏水,充分振荡溶解,_________。 | 有白色沉淀生成 | 样品含NaCl |
② | 另取少量样品于烧杯中,加入适量蒸馏水,充分振荡溶解,_________。 | 有白色沉淀生成,上层清液pH>10.2 | 样品含NaOH |
(3)Na2S2O3溶液是定量实验中的常用试剂,测定其浓度的过程如下:
第一步:准确称取ag KIO3(相对分子质量:214)固体配成溶液,
第二步:加入过量KI固体和H2SO4溶液,滴加指示剂,
第三步:用Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液溶液的体积为vmL 则c(Na2S2O3溶液)=_______mol·L-1。(只列出算式,不作运算)
已知:IO3-+I-+6H+=3I2+3H2O ,2S2O32-+I2=S4O62-+2I- 某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的Na2S2O3的浓度可能_____(填“不受影响”、“偏低”或“偏高”) ,原因是________(用离子方程式表示)。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列说法正确的是
A. H2SO4溶于水能电离出H+和SO42-,所以H2SO4是离子化合物
B. Ba(OH)2晶体中既存在共价键又存在离子键
C. 液态水汽化时,共价键断开,氢键无变化
D. 干冰升华时,共价键发生断裂
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】用萃取剂将溴水中的溴萃取出来,这种萃取剂应具备的性质是( )
A.难溶于水,且必须比水的密度大
B.难溶于水,且比水溶解溴的能力强
C.易溶于水,且比水溶解溴的能力弱
D.难溶于水,且必须与溴单质发生化学反应
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com