精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
18.利用甲烷与水反应制备氢气,因原料廉价产氢率高,具有实用推广价值.
已知:①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kJ•mol-1
②CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-42.3kJ•mol-1
(1)甲烷和水蒸气生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=+163.9 kJ/mol.
(2)为了探究反应条件对反应CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-42.3kJ•mol-1的影响,某活动小组设计了三个实验,实验曲线如图所示
编号温度压强c(CO)c(H2O)
530℃3MPa1.0mol•L-13.0mol•L-1
XY1.0mol•L-13.0mol•L-1
630℃5MPa1.0mol•L-13.0mol•L-1
①请依据实验曲线图补充完整表格中的实验条件:X=530℃,Y=5MPa.
②实验Ⅲ从开始至平衡,其平均反应速度率v (CO)=0.12mol•L-1•min-1
③实验Ⅱ达平衡时CO的转化率大于 实验Ⅲ达平衡时CO的转化率(填“大于”、“小于”或“等于”).
④在530℃时,平衡常数K=1,若往1L容器中投入0.2mol CO(g)、0.2mol H2O(g)、0.1mol CO2(g)、0.1mol H2(g),此时化学反应将正向(填“正向”、“逆向”或“不”) 移动.

分析 (1)根据盖斯定律来计算反应的焓变,可写出热化学方程式;
(2)①由图表可知,曲线II和曲线I相比,平衡不移动,只是缩短了反应达平衡的时间,据此分析反应II的条件;
②由图象可知,CO的平衡浓度为0.4mol/L,即可知△c(CO)=0.6mol/L,根据反应速率的公式求算;
③CO的平衡浓度越大,则其平衡转化率越低;
④求出反应的浓度商Qc,与K做比较即可.

解答 解:(1)根据盖斯定律,上下两式相加可得:CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=+163.9 kJ/mol,
故答案为:CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=+163.9 kJ/mol;
(2)①由图表可知,曲线II和曲线I相比,平衡不移动,只是缩短了反应达平衡的时间,故II和I不同的条件为压强,且为增大压强,故Y为5MPa,两者的温度应相同,故X为530℃,故答案为:530;5;
②由图象可知,CO的平衡浓度为0.4mol/L,即可知△c(CO)=0.6mol/L,根据反应速率的公式V(CO)=$\frac{0.6mol/L}{5min}$=0.12mol•L-1•min-1
故答案为:0.12;
③CO的平衡浓度越大,则其平衡转化率越低,故实验Ⅱ达平衡时CO的转化率大于实验Ⅲ达平衡时CO的转化率,故答案为:大于;
④若往1L容器中投入0.2mol CO(g)、0.2mol H2O(g)、1mol CO2(g)、0.1mol H2(g),则此时反应的浓度商Qc=$\frac{0.1mol/L×0.1mol/L}{0.2mol/L×0.2mol/L}$=0.25<K,则此时反应应向正反应方向移动,故答案为:正向.

点评 本题考查较为综合,涉及盖斯定律的应用、影响化学反应速率和化学平衡的因素以及化学平衡常数的计算,为高频考点和常见题型,题目综合性较强,难度适中.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

19.在硫化钠溶液中存在的下列关系不正确的是(  )
A.C(Na+)=2C(S2-)+2C(HS-)+2C(H2S)B.C(Na+)+C(H+)=C(OH-)+C(HS-)+C(S2-
C.C(OH-)=C(H+)+C(HS-)+2(H2S)D.C(Na+)>C(S2-)>C(OH-)>C(HS-

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

20.下列物质属于天然纤维的是(  )
A.粘胶纤维B.涤纶C.丙纶D.木材

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

6.下列关于沉淀溶解平衡的说法正确的是(  )
A.Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则化合物AB2的溶解度一定小于化合物CD的溶解度
B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,氯化银的溶解度增大
C.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入碘化钾固体,氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
D.在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中,加入稀盐酸,溶解平衡不移动

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.下列说法不正确的是(  )
A.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关
B.由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS沉淀在一定条件下可转化为CuS沉淀
C.难溶电解质Mg(OH)2的Ksp=c( Mg2+)•c(OH-
D.25℃,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,则AgCl饱和水溶液体系中c(Ag+)为$\sqrt{1.8}$×10-5mol/L

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一,该过程的主要反应是
反应①:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H>0
(1)已知:
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H1=-802kJ•mol-1
CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ•mol-1
H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(g)△H3=-242kJ•mol-1
则反应①的△H=△H1-△H2-3×△H3(用△H1、△H2和△H3表示).
(2)其他条件相同,反应①在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下反应相同时间后,CH4的转化率随反应温度的变化如图1所示.

①在相同条件下,三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ.
②a点所代表的状态不是(填“是”或“不是”)平衡状态.
③c点CH4的转化率高于b点,原因是b和c都没平衡,c点温度高,反应速率快,相同时间内转化率高.
(3)反应①在恒容密闭反应器中进行,CH4和H2O的起始物质的量之比为1:2,10h后CH4的转化率为80%,并测得c(H2O)=0.132mol•L-1,计算0~10h内消耗CH4的平均反应速率(写出计算过程,结果保留2位有效数字).
(4)在如图2的坐标图中,画出反应①分别在700℃和850℃下进行时,CH4的转化率随时间t变化的示意图(进行必要标注).

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:多选题

10.化工生产中常用 FeS 作沉淀剂除去工业废水中的 Cu2+:Cu2+(aq)+FeS(s)?CuS(s)+Fe2+(aq),下列有关叙述中正确的是(  )
A.FeS的Ksp小于CuS的Ksp
B.达到平衡时c(Fe2+)=c(Cu2+
C.溶液中加入少量 Na2S固体后,溶液中c (Cu2+)、c (Fe2+)都减小
D.该反应平衡常数 K=$\frac{{K}_{sp}(FeS)}{{K}_{sp}(CuS)}$

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:实验题

7.SO2和NOx都是大气污染物.
(1)汽车排放的尾气中含CO和NO,汽车发动机工作时产生的NO和CO可通过催化转化器转化为两种无污染的气体,该反应的化学方程式是2CO+2NO $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2CO2+N2
(2)采取还原法,用炭粉可将氮氧化物还原.
已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.6kJ•mol-1;C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1
则反应C(s)+2NO(g)═CO2(g)+N2(g)△H=-574.1kJ•mol-1
(3)将NO2变成无害的N2要找到适合的物质G与适当的反应条件,G应为还原剂(填写“氧化剂”或“还原剂”).下式中X必须为无污染的物质,系数n可以为0;NO2+G$\stackrel{催化剂}{→}$N2+H2O+nX (未配平的反应式);
下列化合物中,满足上述反应式中的G是ad(填写字母);
a.NH3b.CO2c.SO2d.CH3CH2OH
(4)利用氨水可以将SO2和NO2吸收,原理如图1所示:NO2被吸收的离子方程式是2NO2+4HSO3-=N2+4SO42-+4H+
(5)利用图2所示装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2
①b极的电极反应式为2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O;
②在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体,同时有SO32-生成.该反应离子方程式为4S2O42-+2NO2+8OH-═8SO42-+N2+4H2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:多选题

8.在恒温、恒容的条件下,有反应2A(g)+2B(g)?C(g)+3D(g),现从两条途径分别建立平衡.途径Ⅰ:A、B的起始浓度均为2mol•L-1,C、D的起始浓度为0;途径Ⅱ:C、D的起始浓度为2mol•L-1和6mol•L-1,A、B的起始浓度为0.则以下叙述正确的是(  )
A.两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的百分组成相同
B.两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的百分组成不同
C.途径Ⅰ到达平衡所用时间一定等于途径Ⅱ到达平衡所用时间
D.达平衡时,途径Ⅰ所得混合气体的密度等于途径Ⅱ所得混合气密度的一半

查看答案和解析>>

同步练习册答案