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甲醇是一种重要的化工原料。甲醇与水蒸气催化重整可获得清洁能源,具有广泛的应用前景。现有如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入1mol CH3OH和1molH2O,一定条件下发生反应:CH3OH (g)+ H2O (g) CO2(g) +3 H2 (g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下表所示。 

时间
物质
0 min
10 min
30 min
60 min
70 min
CO2(mol/L)
0
0.2
0.6
0.8
0.8
CH3OH(mol/L)
1.0
0.8
0.4
0.2
0.2
 
①已知:CH3OH (g)+ O2 (g) CO2(g) + 2H2 (g) ?H1= —192.9kJ/mol 
H2(g)+O2 (g) H2 O(g) ?H2= —120.9kJ/mol 
则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变△H3=_____                    。 
②10~30 min内,氢气的平均反应速率v(H2)=___________mol/(L·min)。 
③该反应的平衡常数表达式为K=__________________。 
④下列措施中能使平衡时n(CH3OH)/n(CO2)减小的是(双选)___________。 
A.加入催化剂               B.恒容充入He(g),使体系压强增大 
C.将H2(g)从体系中分离     D.再充入1molH2
(2)甲醇在催化剂条件下可以直接氧化成甲酸。 
①在常温下,用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20. 00 mL 0.1000 mol/L 甲酸溶液过程中,当混合液的pH=7时,所消耗的V(NaOH)___(填“<”或“>”或“=”) 20. 00 mL。 
②在上述滴定操作中,若将甲酸换成盐酸,请在图中的相应位置画出相应的滴定曲线。(1滴溶液约0.04mL) 

(1)①-72.0kJ/mol   (3分)    
② 0.06 (3分)   

④CD (3分,全对才给分)   
(2)①< (2分) 
②(起点1(1分);20.00mL对应7(1分);两个突跃点(1分))(3分)

解析试题分析: (1)①根据盖斯定律和已知方程式,可得甲醇和水蒸气催化重整的方程式=①-②,所以焓变△H3=?H1—?H2=" —192.9kJ/mol" +120.9kJ/mol=-72.0kJ/mol。
②根据已知方程式可得反应速率v(H2) =3v(CO2)=3×(0.6 mol/L-0.2 mol/L)÷20min="0.06" mol/(L·min)。
③参与该反应的都是气体,所以该反应的平衡常数表达式为
④要使n(CH3OH)/n(CO2)减小,则采取的措施必须能使反应的平衡正向移动,所以A项加入催化剂不能改变平衡,A错误;B项恒容充入氦气,体系整体压强增大,但是实际参与反应的气体浓度没有发生改变,所以平衡不移动,B错误;C项将氢气从体系和中分离,氢气浓度减小,平衡正向移动,C可行;D项再充入H2O,同样使平衡正向移动,D可行;故选CD。
(2)①甲酸是一元弱酸,如果甲酸和等浓度的氢氧化钠等体积混合,则酸碱恰好完全中和生成甲酸钠盐溶液,但是甲酸钠水解呈碱性,所以要是混合后的溶液呈中性,则加入的碱应该小于20. 00 mL。
②若将甲酸换成盐酸,则恰好中和时溶液呈中性,且消耗的碱与酸体积相等都是20.00ml,所以用氢氧化钠滴定盐酸,其滴定曲线满足一般规律,起点pH=1,在终点处消耗氢氧化钠体积约为20.00ml,且溶液pH在4.3-9.7之间存在突变,根据描述画出滴定曲线图应该为:

考点:本题考查的是化学反应原理知识、酸碱反应、酸碱滴定曲线绘制等内容。

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

大气中的部分碘源于O3对海水中I的氧化,将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
(1)O3将I氧化成I2的过程由3步反应组成:
①I(aq)+O3(g)=IO(aq)+O2(g)ΔH1
②IO(aq)+H(aq)HOI(aq)ΔH2
③HOI(aq)+I(aq)+H(aq)I2(aq)+H2O(l)ΔH3
总反应的化学方程式为____________________,其反应热ΔH=__________。
(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I(aq)I3(aq),

其平衡常数表达式为______________。
(3)为探究Fe2对O3氧化I反应的影响(反应体系如图1),某研究小组测定两组实验中I3浓度和体系pH,结果见图2和下表。

编号
 
反应物
 
反应前pH
 
反应后pH
 
第1组
 
O3+I
 
5.2
 
11.0
 
第2组
 
O3+I+Fe2
 
5.2
 
4.1
 
 
①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是______________________________。
②图1中的A为__________,由Fe3生成A的过程能显著提高I的转化率,原因是____________________________________________________________。
③第2组实验进行18 s后,I3浓度下降,导致下降的直接原因有(双选)________(填字母序号)。
A.c(H)减小  B.c(I)减小   C.I2(g)不断生成  D.c(Fe3)增加
(4)据图2,计算3~18 s内第2组实验中生成I3的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径。发展“碳一化学”,开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料,经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程:

(1)该过程中产生的的CO可继续与水蒸气发生可逆反应得到CO2和H2,此反应的平衡常数表达式K=_____________。
(2)CH3OH(l)气化时吸收的热量为27kJ/mol,CH3OH(g)的燃烧热为677kJ/mol,请写出CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式_____________。
(3)“催化还原”反应制乙二醇原理如下: CH3OOC—COOCH3(g)+4H2(g)HOCH2-CH2OH(g)+2CH3OH(g) △H=-34kJ/mol
为探究实际生产的最佳条件,某科研小组进行了多方面研究。如图表示乙二醇达到平衡时的产率随原料投料比[n(氢气)/n(草酸二甲酯)]和压强的变化关系,其中三条曲线分别表示体系压强为1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa的情况,则曲线丙对应的压强是P(丙)=_____________。

(4)草酸二甲酯水解产物草酸(H2C2O4)为二元中强酸①草酸氢钾溶液中存 在如下平衡: H2OH+OH、HC2O4-H+C2O42-和____________。
②向0.1mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性,此时溶液中各粒子浓度关系正确的是__________(填序号)。

A.c(K)+c(Na)=c(HC2O4-)+c(C2O42-)  
B.c(K)=c(HC2O4-)+c(H2C2O4)+c(C2O42-) 
C.c(Na)=c(H2C2O4)+c(C2O42-)  
D.c(K)>c(Na) 
(5)以甲醇为原料,使用酸性电解质构成燃料电池,该燃料电池的负极反应式为_____________;若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇,向外界提供相等电量,则每代替3.2g甲醇,所需标准状况下的甲烷的体积为____________L。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

铝是地壳中含量最高的金属元素,其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。
真空碳热还原-氯化法可实现由铝土矿制备金属铝,其相关反应的热化学方程式如下:
Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)=3AlCl(g)+3CO(g)
ΔH=a kJ·mol-1
3AlCl(g)=2Al(l)+AlCl3(g)ΔH=b kJ·mol-1
(1)反应Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的ΔH=________kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。
(2)Al4C3是反应过程中的中间产物。Al4C3与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃)的化学方程式为______________________________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾天气的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。

据此判断:
①该反应是    反应(填“放热”或“吸热”)。 
②在T2温度下,0~2 s内的平均反应速率v(N2)=    。 
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是   (填代号)。 


(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH="-867" kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g) ΔH="-56.9" kJ/mol
写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式:                 
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为        。 

③常温下,0.1 mol/L的HCOONa溶液pH为10,则HCOO-平衡常数Kh=    

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

科学家要研究跟碳元素及其化合物相关的很多课题。
(1)焦炭可用于制取水煤气。测得12g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时,吸收了131. 6kJ热量,该反应的热化学方程式是_________ 。
(2)工业上可用焦炭冶炼金属,若0.5mol碳完全与赤铁矿反应,得到0.6mol铁,同时生成2种常见气体,则该反应的化学方程式是_________。
(3)碳跟水蒸气制水煤气的反应是一个可逆反应,下列情况下能判断该反应一定达到平衡状态的是_________(选填编号.)。

A.V(H2O)=V(H2)
B.容器中温度不再发生改变
C.消耗nmolH2同时消耗nmolCO
D.容器中气体的总物质的量不随时间改变
(4)温度T1时,在一体积为2L的密闭容积中,加入2.0molCO和2.0mol的H2,反应中c(H2O)的变化情况如图所示,T1时反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)的平衡常数的数值为_________。在第5分钟时将体系的温发升高到T2,若在第8分钟时达到新的平衡,请在下图中画出第5分钟到9分钟后c(H2O)浓度变化趋势的曲线(只要求定性表示)。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

已知:H2A的A2可表示S2-、SO42、SO32、SiO32或CO32
(1)常温下,向20 mL 0.2 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.2 mol·L-1 NaOH溶液。有关微粒物质的量变化如下图(其中Ⅰ代表H2A,Ⅱ代表HA-,Ⅲ代表A2)。请根据图示填空:

①当V(NaOH)=20 mL时,溶液中离子浓度大小关系:________。
②等体积等浓度的NaOH溶液与H2A溶液混合后,其溶液中水的电离程度比纯水________(填“大”、“小”或“相等”),欲使NaHA溶液呈中性,可以向其中加入_______________________________________________________。
(2)有关H2A的钠盐的热化学方程式如下:
①Na2SO4(s)=Na2S(s)+2O2(g)    ΔH1=+1 011.0 kJ·mol-1
②2C(s)+O2(g)=2CO(g)    ΔH2=-221.0 kJ·mol-1
则反应③Na2SO4(s)+4C(s)=Na2S(s)+4CO(g) ΔH3=________ kJ·mol-1。工业上制备Na2S时往往还要加入过量的碳,同时还要通入空气,目的有两个,其一是利用碳与氧气反应放出的热,维持反应③所需温度;其二是________________________________________。
(3)若H2A为硫酸:t ℃时,pH=2的稀硫酸和pH=11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性,则该温度下水的离子积常数KW=________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

Ⅰ.沿海地区有着丰富的海水资源,海水中主要含有Na、K、Ca2、Mg2、Cl、SO42、Br、CO32、HCO3等离子。合理利用资源和保护环境是可持续发展的重要保证。
(1)海水经过处理后可以得到无水氯化镁,无水氯化镁是工业制取镁的原料。试写出电解熔融氯化镁制取金属镁的化学反应方程式                                
(2)某化工厂生产过程中会产生含有Cu2和Pb2的污水。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,根据下列数据,你认为投入          (选填“Na2S”或“NaOH”)效果更好。

难溶电解质
Cu(OH)2
CuS
Pb(OH)2
PbS
Ksp
4.8×10-20
6.3×10-36
1.2×10-15
1.0×10-28
 
(3)火力发电在我国的能源利用中占较大比重,但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法,其工艺流程如下图所示:

①天然海水的pH≈8,试用离子方程式解释天然海水呈弱碱性的原因         (任写一个)。
②某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2吸收效率的措施,进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验,实验结果如图所示。

请你根据图示实验结果,就如何提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率,提出一条合理化建议:   
③天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3、HSO3等分子或离子,使用氧气将其氧化的化学原理是                  (任写一个化学方程式或离子方程式)。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放,该操作的主要目的是                        
Ⅱ.能源是人类生存和发展的重要支柱。研究化学反应过程中的能量变化在能源紧缺的今天具有重要的理论意义。已知下列热化学方程式
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)    H=-570kJ/mol;
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)   H=-242kJ/mol;
③C(s)+1/2O2(g)=CO(g)    H=—110.5kJ/moL;
④C(s)+O2(g)=CO2(g)       H=—393.5kJ/moL;
⑤CO2(g)+2H2O(g)=2CH4(g)+2 O2(g) H=+890kJ/moL
回答下列问题
(1)上述反应中属于吸热反应的是               
(2)H2的燃烧热为△H=               
(3)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然难直接测定,但可通过间接的方法求得。已知C(s) + H2O(g)=H2(g)+ CO(g)    H=akJ/moL;则a=        ;该反应的熵S        0(选填“>”、“=”、“<”);已知自由能G=H—TS,当G<0时可自发进行。则该反应在什么条件下可自发进行__________________。
(4)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法错误的是     

A.负极的电极反应式为:CO+O2—―2e-=CO2
B.工作时电极b作正极,O2—由电极a流向电极b
C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

空气质量与我们的健康息息相关,目前我国通过监测6项污染物的质量浓度来计算空气质量指数(AQI),SO2、NO2和CO是其中3项中的污染物。
(1)上述3种气体直接排入空气后会引起酸雨的气体有                        (填化学式)。
(2)早期人们曾经使用铅室法生产硫酸,其主要反应为:
SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)
①若已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)  ΔH=a kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)    ΔH=b kJ·mol-1
则SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)  ΔH=               kJ·mol-1
②一定温度下,向固定体积为2 L的密闭容器中充入SO2和NO2各1 mol,发生反应:SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)。下列事实中不能说明该反应达到平衡状态的是         (选填序号)。
a.体系压强保持不变          b.混合气体的颜色保持不变
c.NO的物质的量保持不变    d.每生成1 mol SO3的同时消耗1 mol NO2
③测得②中反应5 min末到达平衡,此时容器中NO与NO2的体积比为3︰1,则这段时间内SO2的反应速率υ(SO2)=               ,此反应在该温度下的平衡常数K=                          
(3)甲醇日趋成为重要的有机燃料,通常利用CO和H2合成甲醇,其反应的化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。今在一容积可变的密闭容器中,充有10 mol CO和20 mol H2,用于合成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示:

①上述合成甲醇的反应为                 反应(填“放热”或“吸热”)。
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为                     
③若将达到平衡状态A时生成的甲醇用于构成甲醇一氧气燃料电池,电解质溶液为KOH浓溶液,则该电池工作时正极的电极反应式为                                                  ,理论上通过外电路的电子最多为                       mol。

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