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【题目】甲醇被称为21世纪的新型燃料,工业上通过下列反应,用CH4H2O为原料来制备甲醇。

(1)1.0 mol CH42.0 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)……CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示。

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________

图中的p1________p2(“<”“>””)100°C时平衡常数为________

在其他条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将________(增大”“减小不变”)

(2)在压强为0.1 MPa条件下,a mol CO3a 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)……

该反应的ΔH________0ΔS________0(“<”“>””)

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 CO3 mol H2

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)

150

0.1

________

________

5

350

________

5

【答案】(1)0.0030 mol·L1·min1 < 2.25×104 减小 (2)< < BD

实验编号

T(°C)

n(CO)/n(H2)

p(MPa)

150

1/3

1/3

【解析】(1)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 min0.0030 mol/(L·min)

K[c(CO)×c3(H2)]/[c(CH4)×c(H2O)]0.005×0.0153/(0.005×0.015)2.25×104

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)因反应自发进行,故ΔGΔHTΔS<0ΔH<0,反应前后分子数减小,故ΔS<0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 CO3 mol H2,相当于增大反应物浓度,平衡正向移动,D符合题意。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,故实验的温度是150°Cn(CO)/n(H2)1/3,同样实验n(CO)/n(H2)1/3

练习册系列答案
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【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)。

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(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_______________

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(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_______________

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(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

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

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,

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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)。

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【题目】下列说法正确的是

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