练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
    1．乙酸是重要的有机化工原料之一，目前世界上一半以上的乙酸都采用甲醇与CO反应来制备．某实验小组在一个恒压密闭容器中加入0.20mol CH3OH和0.22mol CO气体，发生反应CH3OH（g）+CO（g）?CH3COOH（l），测得甲醇的转化率随温度的变化关系如图1所示，其中曲线Ⅰ表示在5个不同温度下，均经过5min时测得的甲醇的转化率变化曲线，曲线Ⅱ表示不同温度下甲醇的平衡转化率变化曲线，已知在T2温度下，达到平衡时容器的体积刚好为2L．

    已知：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-560kJ．mol-1
    2CH3OH（g）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1530kJ．mol-1
    CH3COOH（l）+2O2（g）═2CO2（g）+2H2O（l）△H=-870kJ．mol-1
    按要求回答下列问题：
    （1）求工业制乙酸反应：CH3OH（g）+CO（g）?CH3COOH（l）△H=-175kJ•mol-1，该反应在低温（“高温”、“低温”或“任何温度”）条件下为自发反应．
    （2）在T2温度时，从反应开始至5min时，用单位时间内物质的量变化表示的乙酸的化学反应速率
    为0.024mol•min-1．
    （3）在温度为T2时，列式计算该反应的平衡常数K=500；在T3温度下，C点时，ν正=ν逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
    （4）曲线Ⅰ在T1～T2阶段，甲醇转化率随温度变化升高的原因是反应未达平衡状态，故升高温度，化学反应速率加快，故甲醇转化率随温度的升高而增大；；
    （5）在温度为T2时，往上述已达到平衡的恒压容器中，再在瞬间通入0.12mol CH3OH和0.06molCO混合气体，平衡的移动方向为不移动（填“向左”或“向右”或“不移动”），理由是加入气体的总物质的量与原平衡气体的总物质的量相等，体积变为4L，Qc=Qc=$\frac{1}{\frac{0.2}{4}×\frac{0.16}{4}}$=500=K
    （6）在温度为T1时，乙酸的物质的量随时间变化的趋势曲线如图2所示．当时间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到T3，并维持该温度．请在图2中画出t1时刻后乙酸物质的量的变化总趋势曲线．

    分析 （1）根据盖斯定律进行计算，由（②+①）÷2-③得出正确结论，反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0，反应能自发进行；
    （2）由曲线Ⅰ可知：T2温度下，5min时测得的甲醇的转化率为60%，故转化的甲醇的物质的量为0.20mol×60%=0.12mol，则生成乙酸的物质的量为0.12mol，根据v=$\frac{△c}{△t}$进行计算；
    （3）根据甲醇的转化率计算平衡时各物质的浓度，再根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积计算平衡常数；平衡状态时，正逆反应速率相等；
    （4）由曲线Ⅰ可知：T1-T2阶段，5min时，反应未达平衡状态，故升高温度，化学反应速率加快，甲醇转化率随温度的升高而增大；
    （5）根据浓度商与平衡常数的大小关系，判断反应进行的方向，原平衡体系，气体总的物质的量为0.08mol+0.1mol=0.18mol，体积为2L，在温度为T2时，往上述达到平衡的恒压容器中，再在瞬间通入0.12molCH3OH和0.06molCO混合气体，充入气体总的物质的量为0.12mol+0.06mol=0.18mol，原平衡相等，故体积变为原来的2倍，此时，甲醇的物质的量为0.08mol+0.12mol=0.2mol，CO的物质的量为0.1mol+0.06mol=0.16mol；
    （6）当时间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到T3，并维持该温度，温度升高，平衡逆向移动，乙酸的物质的量减小，一段时间后达到平衡状态，乙酸的物质的量保持不变，据此画出变化图象；

    解答 解：（1）①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-560kJ•mol-1
    ②2CH3OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1530kJ•mol-1
    ③CH3COOH（l）+2O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）△H=-870kJ•mol-1
    由（②+①）÷2-③得，CH3OH（g）+CO（g）?CH3COOH（l）△H=$\frac{（-560KJ/mol）+（-1530KJ/mol）}{2}$-（-870kJ•mol-1）=-175kJ•mol-1，
    CH3OH（g）+CO（g）?CH3COOH（l）△H=-175kJ•mol-1，△H＜0，△S＜0，则满足△H-T△S＜0的条件是低温下反应自发进行，
    故答案为：-175，低温；
    （2）由曲线Ⅰ可知：T2温度下，5min时测得的甲醇的转化率为60%，故转化的甲醇的物质的量为0.20mol×60%=0.12mol，则生成乙酸的物质的量为0.12mol，故在温度为T3时，从反应开始至5min时，用单位时间内物质的量变化表示的乙酸的平均反应速率为$\frac{0.12mol}{5min}$=0.024mol•min-1，
    故答案为：0.024；
    （3）由解答（2）可知：在温度为T2时，转化的甲醇的物质的量为0.12mol，则转化的CO的物质的量为0.12mol，故平衡时甲醇的物质的量为0.20mol-0.12mol=0.08mol，CO的物质的量为0.22mol-0.12mol=0.1mol，故平衡常数K=$\frac{1}{[C{H}_{3}OH][CO]}$=$\frac{1}{\frac{0.08}{2}×\frac{0.1}{2}}$=500；
    在T3温度下，C点时反应已达平衡状态，故正逆反应速率相等，故v（正）=v（逆），
    故答案为：500；=；
    （4）由曲线Ⅰ可知：T1温度下，5min时，反应未达平衡状态，故升高温度，化学反应速率加快，故甲醇转化率随温度的升高而增大，
    故答案为：反应未达平衡状态，故升高温度，化学反应速率加快，故甲醇转化率随温度的升高而增大；
    （5）原平衡体系，气体总的物质的量为0.08mol+0.1mol=0.18mol，体积为2L，在温度为T2时，往上述达到平衡的恒压容器中，再在瞬间通入0.12molCH3OH和0.06molCO混合气体，充入气体总的物质的量为0.12mol+0.06mol=0.18mol，原平衡相等，故体积变为原来的2倍，此时，甲醇的物质的量为0.08mol+0.12mol=0.2mol，CO的物质的量为0.1mol+0.06mol=0.16mol，则Qc=$\frac{1}{\frac{0.2}{4}×\frac{0.16}{4}}$=500=K，故平衡不移动；
    故答案为：不移动；加入气体的总物质的量与原平衡气体的总物质的量相等，体积变为4L，Qc=Qc=$\frac{1}{\frac{0.2}{4}×\frac{0.16}{4}}$=500=K；
    （6）当时间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到T3，并维持该温度，温度升高，平衡逆向移动，乙酸的物质的量减小，一段时间后达到平衡状态，乙酸的物质的量保持不变，故t1时刻后的变化总趋势曲线为，故答案为：．

    点评 本题考查盖斯定律的应用、平衡图象分析、平衡常数的计算机化学平衡移动原理，难度较大．要注意根据浓度商与平衡常数来判断反应进行的方向．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：填空题

    11．在一定条件下可实现如图所示物质之间的变化：请填写以下空白：
    （1）孔雀石的主要成分是CuCO3•Cu（OH）2（碱式碳酸铜），受热易分解．写出其分解的化学方程式CuCO3•Cu（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+CO2↑+H2O↑．
    （2）写出明矾溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式：Al3++4OH-═AlO2-+2H2O．
    （3）写出过量F通入A中生成沉淀的离子方程式：AlO2-+CO2（过量）+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-．
    （4）每生成1mol D（固体），同时生成0.75 molE．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    12．配平下列反应方程式
    ①4Zn+10HNO3（极稀）→4Zn（NO3）2+1N2O↑+5H2O
    ②该反应的还原剂为Zn，还原产物为N2O．（写化学式）
    ③若产生的N2O在标准状况下体积为2.24L，则反应中转移了0.8mol电子．被还原的HNO3为0.2 mol．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：填空题

    9．I、依据氧化还原反应：2Ag+（aq）+Cu（s）=Cu2+（aq）+2Ag（s）设计的原电池如图所示．请回答下列问题：
    （1）银电极上的电极反应为Ag++e-=Ag．
    （2）若以铅蓄电池做电源，以X和Ag作电极，电解一定浓度的CuSO4溶液．已知Ag连接铅蓄电池的负极，则X电极上的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，电解一段时间后溶液的pH不变（填“增大”、“减小”或“不变”）
    Ⅱ、以铂和锌为电极材料，埋入人体内作心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中有一定浓度的O2进行工作，则该能源正极材料是Pt电极反应是O2+4e-+4H+=2H2O．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    16．短周期元素X、Z、W、Q在元素周期表中的位置如图所示，其中X元素原子最外层电子数是最内层电子数的3倍，则下列说法正确的是（　　）
      XY
    Z WQ
    A．X、W能与钠形成摩尔质量相同的化合物
    B．含X和Z元素的常见化合物为分子晶体
    C．最高价氧化物对应的水化物酸性：W＞Q
    D．原子半径大小关系：Q＞W＞Z＞Y

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    6．实验是化学研究的基础，关于各实验装置图的叙述中，正确的是（　　）
    A．装置①可用于实验室制取乙酸乙酯
    B．装置②可用于分离苯和硝基苯的混合物
    C．装置③可用于以苯为原料萃取碘水中的碘
    D．装置④可用于实验室制取乙烯

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：填空题

    13．次磷酸（H3PO2）是一种二元强酸，常温下Ka=5.9×10-2具有较强的还原性，H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的银离子还原为银单质，从而可用于化学镀银．请回答下列间题：
    （1）请写出H3PO2的电离方程式：H3PO2?H++H2PO2-．
    （2）常温下，NaH2PO2溶液显碱性（填“酸性”、“中性”或“碱性”）．往NaH2PO2溶液中加入一定量的H3PO2溶液，若溶液的pH=2，则该溶液中c（H2PO2-）：c（H3PO2）=5.9．若溶液H2PO2-和Na+浓度相等，则溶液显中性（填“酸性”、“中性”或“碱性”）．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    10．向苯酚溶液中滴加0.5mol•L-1FeCl3溶液，所得溶液的pH（　　）
    A．比苯酚溶液大B．比苯酚溶液小
    C．与苯酚溶液相等D．无法和苯酚溶液比较

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    11．室温下，0.1mol•L-1的盐酸滴定20.00mL0.1mol•L-1的某碱BOH溶液得到的滴定曲线如下，下列判断不正确的是（　　）
    A．a点时，溶液呈碱性，溶液中c（B+）＞c（Cl-）
    B．b点时溶液的pH=7
    C．当c（B+）=c（Cl-）时，v（HCl）＜20mL
    D．c点时溶液的c（H+）约为0.03mol•L-1

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案