利用光能和光催化剂,可将 CO2 和 H2O(g)转化为 CH4 和 O2。紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图所示。
(1)在0~30 小时内,CH4的平均生成速率 vⅠ、vⅡ和vⅢ从大到小的顺序为________;反应开始后的 12 小时内,在第________种催化剂作用下,收集的 CH4最多。
(2)将所得 CH4 与 H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。该反应ΔH=+206 kJ·mol-1。
①画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。
②将等物质的量的CH4 和 H2O(g)充入 1 L 恒容密闭反应器中,某温度下反应达到平衡,平衡常数 K = 27,此时测得 CO 的物质的量为 0.10 mol,求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。
(3)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-802 kJ·mol-1。
写出由 CO2 生成 CO 的热化学方程式____________________________________
(1)vⅢ>vⅡ>vⅠ Ⅱ
(2)①
②91%
(3)CO2(g)+3H2O(g)=CO(g)+3H2(g)+2O2(g)
ΔH=+1008 kJ· mol-1
【解析】本题考查化学反应速率和化学平衡,意在考查考生的识图能力、三段式解决化学平衡问题能力和盖斯定律的使用。(1)0~30小时内,CH4的平均速率=,由图可知,30小时内CH4的产量Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,即CH4的平均生成速率的关系为vⅢ>vⅡ>vⅠ;前12小时内在第Ⅱ种催化剂作用下,收集的CH4最多。
(2)①该反应中,CH4的用量越多,吸收的热量越多,二者成正比例关系,标注反应热注意二者的对应关系。
②假设CH4和H2O的起始量均为x mol,结合平衡时n(CO)=0.10 mol,有:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
起始浓度(mol·L-1) x x 0 0
变化量(mol·L-1) 0.10 0.10 0.10 0.30
平衡浓度(mol·L-1) x-0.10 x-0.10 0.10 0.30
结合K===27,
解得x=0.11 mol·L-1,
CH4的转化率=×100%=91%。
(3)结合题目所给的两个热化学反应方程式,根据盖斯定律,将两方程式作差即可。
科目:高中化学 来源:2014年高中化学鲁科版选修四第3章 物质在水溶液中的行为练习卷(解析版) 题型:选择题
对水的电离平衡不产生影响的粒子是( )
A.HCl? B.26M3+
C. D.CH3COO-
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科目:高中化学 来源:2014年高中化学苏教版选修四模块综合检测练习卷(解析版) 题型:选择题
下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )
A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B.当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用
C.在海轮外壳连接银块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
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科目:高中化学 来源:2014年高中化学苏教版选修四专题3 溶液中的离子反应练习卷(解析版) 题型:选择题
下列说法正确的是( )
A.25℃时 NH4Cl 溶液的 KW 大于 100℃ 时 NaCl 溶液的 KW
B.SO2 通入碘水中,反应的离子方程式为 SO2+I2+2H2O=SO+2I-+4H+
C.加入铝粉能产生 H2 的溶液中,可能存在大量的 Na+、Ba2+、AlO、NO
D.100℃时,将 pH =2 的盐酸与 pH =12 的 NaOH 溶液等体积混合,溶液显中性
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科目:高中化学 来源:2014年高中化学苏教版选修四专题3 溶液中的离子反应练习卷(解析版) 题型:选择题
相同体积、相同pH的某一元强酸溶液①和某一元中强酸溶液②分别与足量的锌粉发生反应,下列关于氢气体积(V)随时间(t)变化的示意图正确的是( )
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科目:高中化学 来源:2014年高中化学苏教版选修四专题2 反应速率与化学平衡练习卷(解析版) 题型:选择题
可逆反应mA(g)+nBpC(g)+qD(其中A和C都是无色气体),当达到平衡时,下列叙述正确的是( )
A.增大压强,平衡不移动,说明(m+n)一定等于(p+q)
B.升高温度,A的转化率减小,说明正反应是吸热反应
C.若增加B的量,平衡体系颜色加深,说明B必是气体物质
D.若B是气体,增加A的量,A、B转化率都一定增大
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科目:高中化学 来源:2014年高中化学苏教版选修四专题2 反应速率与化学平衡练习卷(解析版) 题型:选择题
[双选题]下列过程属于熵增过程的是( )
A.硝酸钾溶解在水里
B.氨气和氯化氢反应生成氯化铵晶体
C.水蒸气凝结为液态的水
D(NH4)2CO3分解生成二氧化碳、氨气和水
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科目:高中化学 来源:2014年高中化学苏教版选修四专题1 化学反应与能量变化练习卷(解析版) 题型:选择题
在208 K、100 kPa时,已知:
2H2O(g)=O2(g)+2H2(g) ΔH1
Cl2(g)+H2(g)=2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( )
A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
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科目:高中化学 来源:2014年高中化学人教版选修四第二章 化学反应速率与化学平衡练习卷(解析版) 题型:选择题
用来表示可逆反应2A(g)+B(g) 2C(g)(正反应为放热反应)的正确图像为( )
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