工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇,其反应方程式为:CO2+3H2CH3OH+H2O。请回答下列问题:
(1)已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示:
写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式__ _。
该反应的△S____0(填“>”或“<”或“=”),在 ______情况下有利于该反应自发进行。
(2)如果上述反应方程式的平衡常数K值变大,则该反应__ (选填编号)。
A.一定向正反应方向移动 B.在平衡移动时正反应速率先增大后减小
C.一定向逆反应方向移动 D.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
(3)如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,能说明反应已达到平衡状态的是 __ (选填编号)。
A.3v正(H2)=v逆(CO2) B.C(H2) = C(CO2)
C.容器内气体的密度不变 D.容器内压强不变
(4)若反应的容器容积为2.0L,反应时间4.0 min,容器内气体的密度增大了2.0g/L,在这段时间内CO2的平均反应速率为 。反应在t1时达到平衡,过程中c(CO2)随时间t变化趋势曲线右图所示。保持其他条件不变,t1时将容器体积压缩到1L,请画出t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线(t2达到新的平衡)。
(1)3H2(g) + CO2(g)= CH3OH(l)+ H2O(l);ΔH=-50KJ/mol;<; 低温;(2)A、D;
(3)CD;(4)0.01mol.L-1.min-1;画图
【解析】
试题分析:(1)根据题意可得热化学方程式:①CO(g)+H2O(l)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41KJ/mol; ②CO(g) +H2(g) =CH3OH(l)ΔH=-91KJ/mol; ②-①,整理可得3H2(g) + CO2(g)= CH3OH(l)+ H2O(l);ΔH=-50KJ/mol;由方程式可知,该反应是一个体系的混乱程度减小的反应。所以△S<0;由于该反应的正反应是放热反应,所以反应在低温情况下有利于该反应自发进行。(2)由于该反应的正反应是放热反应,所以上述反应方程式的平衡常数K值变大,则平衡正向移动。由于K只与温度有关,而与压强、浓度等无关,所以只有温度降低才可以满足条件。当降温时,V正、V逆都减小,V逆减小的多,V正>V逆,平衡正向移动,逆反应速率先减小后又略有增加。因此选项为A、D。(3)A.若反应达到平衡,则v正(H2)= 3v逆(CO2)。错误。B.由于二者消耗时是按照3:1的物质的量的关系消耗的,所以在开始加入的这两种气体只有按照某一确定的比例混合,达到平衡时才有关系:C(H2) = C(CO2)。因此不能作为判断平衡的标志。错误。C.由于生成物有液态物质,若反应未达到平衡,则气体的质量就会发生变化,气体的密度也会发生改变。因此容器内气体的密度不变,可以作为判断平衡的标志。正确。D.该反应是反应前后气体体积不等的反应,如果未达到平衡,则气体的物质的量就会发生变化,则容器内气体的压强就会改变。因此容器内压强不变可以作为判断平衡的标志。正确。(4)反应的容器容积为2.0L,容器内气体的密度增大了2.0g/L,则气体的质量增加了2.0g/L×2.0L=4.0g.其中增加的CO2的质量为;所以Δn(CO2)= Δm÷M=
=0.08mol,因此V(CO2)= Δc(CO2)÷Δt=(0.08mol ÷2L)÷4min = 0.01mol/(L·min)。
由图像可知:反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)中起始时c(CO2)=0.10mol/L,平衡时c(CO2)=0.025mol/L,则Δc(CO2)=0.075mol/L,所以平衡时各物质的浓度为:c(H2)=0.075mol/L,该反应的平衡常数
;当保持其他条件不变,t1时将容器体积压缩到1L,c(CO2)=0.05mol/L,c(H2)=0.15mol/L,平衡向右移动,设消耗c(CO2)=xmol/L,则消耗c(H2)=3xmol/L,平衡时各物质的浓度分别为c(CO2)=(0.05-x)mol/L ,c(H2)=(0.15-3x)mol/L ,平衡常数不变。即
,解得x= 0.025mol/L,则t2达到新的平衡时c(CO2)=0.025mol/L.故t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线为如图所示。
考点:考查热化学方程式的书写、化学平衡状态的判断、反应的方向性、化学反应速率的计算、CO2浓度与时间图像的表示。
科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省高二下学期期中化学试卷(解析版) 题型:选择题
三位科学家因在烯烃复分解反应研究中的杰出贡献而荣获2005年度诺贝尔化学奖,烯烃复分解反应可示意如下:
下列化合物中,经过烯烃复分解反应可以生成的是 ( )
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省杭州市高二年级教学质量检测模拟卷化学试卷(解析版) 题型:实验题
(9分)某研究性学习小组在研究二氧化硫漂白作用时,从“氯气的漂白作用实际上是氯气与水反应生成的次氯酸的漂白作用”得到启发。为了探究二氧化硫的漂白作用到底是二氧化硫本身还是二氧化硫与水作用的产物,该小组设计了如下实验。请回答相关问题。
(1)为了探究SO2能否使品红褪色,该同学选择了正确的药品后,设计了如下图所示实验装置,请指出实验装置图设计中的不合理之处。
① ;
② 。
(2)该同学选择了正确装置后,实验中控制二氧化硫以大约每秒3个气泡的速度通过品红的酒精溶液时,经过一小时后,品红仍不褪色。为此,你认为使品红的水溶液褪色的微粒可能是 。
(3)该同学进一步实验如下:取等量相同浓度的品红水溶液于两支试管中,再分别加入少量亚硫酸钠固体和亚硫酸氢钠固体,两支试管中的品红都褪色,他得出结论:使品红褪色的微粒肯定是HSO3-或SO32-。你认为他的结论是否正确 , 其理由是 。
(4)再用以下装置探究SO2的某些化学性质。
①装置乙的作用是 。
②若X为Na2S溶液,观察到溶液中出现淡黄色浑浊,说明SO2具有 。
a.氧化性 b.还原性
c.漂白性 d.不稳定性
③若试剂X为Ca(ClO)2溶液,可观察到白色沉淀生成,完成该过程的离子方程式:
Ca2++
ClO-+
SO2+
H2O=
↓+
Cl-+
SO42-+
。
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省杭州市高二年级教学质量检测模拟卷化学试卷(解析版) 题型:选择题
今有一混合物的水溶液,只可能含有以下离子中的若干种:K+、NH4+、Cl-、Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42-,现取三份100mL溶液进行如下实验:
(1)第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生
(2)第二份加足量NaOH溶液加热后,收集到气体0.04mol
(3)第三份加足量BaCl2溶液后,得干燥沉淀6.27g,经足量盐酸洗涤、干 燥后,沉淀质量为2.33g。根据上述实验,以下推测正确的是
A.Cl-不可能存在 B.100mL溶液中含0.01mol CO32-
C.K+一定存在 D.Ba2+一定不存在,Mg2+可能存在
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省杭州市高二年级教学质量检测模拟卷化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列各组有机物只用一种试剂无法鉴别的是
A.苯、甲苯、环己烷 B.苯、苯酚、己烯
C.乙醇、甲苯、四氯化碳 D.甲酸、乙醛、乙酸
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省高三高考模拟理综化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列说法正确的是
A.按系统命名法,的名称为2,7,7-三甲基-3-乙基辛烷
B.实验证实可使Br2/CCl4溶液褪色,说明该分子中存在独立的碳碳单键和碳碳双键
C. DDT的结构简式为,分子中最多有14个碳原子共平面
D. 的单体是CH3-C≡C-CH3和CH2=CH-CN
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省高二下学期期末考试化学试卷(解析版) 题型:填空题
某强酸性溶液X可能含有Ba2+、Al3+、NH、Fe2+、Fe3+、CO
、SO
、SO
、Cl-、NO
中的一种或几种,取该溶液进行连续实验,实验过程如下:
根据以上信息,回答下列问题:
(1)上述离子中,溶液X中除H+外还肯定含有的离子是______,不能确定是否含有的离子(M)是______,若要确定该M(若不止一种,可任选一种)在溶液X中不存在,最可靠的化学方法是______.
(2)写出反应②的离子方程式:______.
(3)通常可以利用KClO在一定条件下氧化G来制备一种新型、高效、多功能水处理剂K2FeO4.请写出制备过程中的离子方程式______.
(4)假设测定A、F、I均为0.1mol,10mL X溶液中n(H+)=0.4mol,当沉淀C物质的量大于0.7mol时,溶液X中还一定含有______.
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省高二下学期期末考试化学试卷(解析版) 题型:选择题
实验室需用2 mol·L-1氯化钠溶液450 mL,配置时应选用容量瓶的规格和称取氯化钠的质量分别是
A. 450 mL,52.7g B.500 mL,58.5g
C.1000 mL,117g D.任意规格,111.2g
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省宁波市高二下学期期末考试化学试卷(解析版) 题型:选择题
已知氨气可与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用下图中的装置可以实现该反应。实验时C中粉末逐渐变为红色,D中出现无色液体。下列有关说法正确的是 ( )
A.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3
B.装置B中加入的物质可以是碱石灰或无水氯化钙
C.装置D中液体可以使干燥的红色石蕊试纸变蓝
D.为防止装置D中发生倒吸,可以改用向下排空气法收集氮气
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