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生产甲醇的原料CO、H2可由下列反应制取:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),试回答下列问题。
(1)已知:① CH4(g)+3/2 O2(g) CO(g)+2H2O(g)△Hl
② H2(g)+1/2 O2(g) H2O(g) △H2
则CH4(g)+ H2O(g)CO(g)+3H2(g)的△H=____     (用含△H1,△H2的式子表示)
(2)一定条件下反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)中CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图,且T2>T1, 则上述反应的△H____    0(填“<”、“>”、“=”,下同),A、B处对应平衡常数(KA、KB)的大小关系为KA____       KB

(3)维持温度T2,将0.04 mol CH4和0.04mol H2O(g)通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应,平衡时达到B点,测得CH4的转化率为50%,该反应在此温度下的平衡常数KB=____  ,下列现象能说明该反应已经达到平衡状态的是_    ___
a.容器内CH4、H2O、CO、H2的物质的量之比为1:1:1:3
b.容器的密度恒定
c.容器的压强恒定
d.3υ(CO)=υ((H2
(4)在上述B点平衡基础上,向容器中再通入amol CH4和a mol H2O气体,使之在C点重新达平衡,此时测得CO有0.03mol,则a=____         

(1)ΔH1—3ΔH2(2分) (2)> (2分); < (2分)
(3)1.08×10-2mol2?L-2(2分,单位可不作要求);acd(3分)  (4)0.035(3分)

解析试题分析:(1)根据已知的热化学方程式以及盖斯定律可知,①-②×3即得到CH4(g)+ H2O(g)CO(g)+3H2(g),所以该反应的反应热△H=ΔH1—3ΔH2
(2)根据图像可知,在压强相同时,温度越高,甲烷的转化率越高。这说明升高温度平衡向正反应方向移动,因此正反应是吸热反应,即△H>0。升高温度平衡向正反应方向移动,因此B点对应的平衡常数大于A点对应的平衡常数。
(3)             CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
起始浓度(mol/L) 0.04     0.04          0         0
转化浓度(mol/L) 0.02     0.02         0.02      0.06
平衡浓度(mol/L) 0.02     0.02         0.02      0.06
所以该温度下该反应的平衡常数KB=1.08×10—2mol2?L-2
在一定条件下,当可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),各种物质的浓度或含量均不再发生变化的状态,是化学平衡状态,根据以上分析可知,平衡时容器内CH4、H2O、CO、H2的物质的量之比为1:1:1:3,所以可以说明反应达到平衡状态,a正确;密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,因此密度始终是不变的,所以b不能说明;该反应是体积减小的可逆反应,所以当压强不再发生变化时,可以说明反应达到平衡状态,即c正确;d中的反应速率方向相反,且满足反应速率之比是相应的化学计量数之比,因此可以说明,d正确,答案选acd。
(4)            CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
起始浓度(mol/L)  b         b            0        0
转化浓度(mol/L) 0.03     0.03         0.03      0.09
平衡浓度(mol/L)b-0.03  b-0.03       0.03      0.09
因为温度不变,平衡常数不变,所以=1.08×10—2,解得b=0.075mol,因此a=0.075mol-0.04mol=0.035mol
考点:考查盖斯定律的应用;外界条件对平衡状态的影响;平衡常数的计算和应用等

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1)已知下列两个热化学方程式:
C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2220.0 kJ·mol-1
H2O(l)=H2O(g) ΔH="+44.0" kJ·mol-1
则0.5 mol丙烷燃烧生成CO2和气态水时释放的热量为___________       
(2)科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子,其结构为正四面体(如下图所示),与白磷分子相似。已知断裂1molN—N键吸收193kJ热量,断裂1molNN键吸收941kJ热量,则1molN4气体转化为2molN2时要放出______________ kJ能量。

(3)阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池,其电池总反应为:
2H2+O2=2H2O,电解质溶液为稀H2SO4溶液,电池放电时是将_________能转化为___________能。其电极反应式分别为:
负极_________________________,正极_____________________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1)已知红磷比白磷稳定,又知:4P(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) △H1
4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) △H2,则ΔH1和ΔH2的关系是△H1    △H2(填“>”、“<”
或“=”)。
(2)已知H2(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1,写出由CO2
和H2生成液态甲醇和液态水的热化学方程式                                             
(3)已知一定温度下,下列反应的平衡常数:SO2(g)+1/2O2(g) SO3(g) K1,CO(g)+1/2O2(g)
CO2(g) K2。则相同温度下反应SO2(g)+CO2(g) SO3(g)+CO(g)的平衡常数为          
(用K1、K2表示)

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

二甲醚是—种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
请回答下列问题:
(1)煤的气化的主要化学反应方程式为_______________________________________。
(2)煤的气化过程中产生的有害气体用溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的
化学方程式为__________________________________________________________。
(3)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g);△H=-90.8kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g);△H=-23.5kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g);△H=-41.3kJ·mol-1
总反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=             
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是
________________(填字母代号)。
a.高温b.加入催化剂c.减少CO2的浓度d.增加CO的浓度e.分离出二甲醚
(4)已知反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)某温度下的平衡常数为400。
此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:

物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(mol?L)
0.44
0.6
0.6
①比时正、逆反应速率的大小:_______(填“>”、“<”或“=”)。
②若加入CH3OH后,经l0min反应达到平衡,此时c(CH3OH)=__________;该时
间内反应速率v(CH3OH)=__________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

为实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项课题是如何将CO2转化为可利用资源。
(1)25℃,1.01×105Pa时,16g液态甲醇(CH3OH)完全燃烧,当恢复到原状态时,放出热量363.3kJ,该反应的热化学方程式为                                 。              
(2)目前,工业上常用CO2来生产燃料甲醇。现进行如下实验:在体积为l L的密闭恒容容器中,充入l mol CO2和3mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ/mol。
测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①该反应的平衡常数表达式K=         
②从反应开始到平衡时,CH3OH的平均反应速率v(CH3OH)=              (注明单位);H2的转化率=            
③下列说法中,能说明上述反应达到平衡状态的是    
A.每消耗1mol CO2的同时生成1mol CH3OH          
B.CO2、H2、CH3OH和H2O的物质的量的比为1∶3∶1∶1
C.容器中气体的压强不再改变
D.容器中气体的密度不再改变  
④下列措施中,能使上述平衡状态向正反应方向移动的是     
A.升高温度                    B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.使用高效催化剂              D.恒温恒容再充入1 molCO2和3 mol H2

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(14分)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知:
CH4(g)+H2O(g) ===CO(g)+3H2(g)        ΔH=+206.2 kJ/mol
CH4(g)+CO2(g) ===2CO(g)+2H2(g)       ΔH=+247.4 kJ/mol
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为               
(2)硫铁矿(FeS2)燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4,又能制H2

已知1g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ热量,FeS2燃烧反应的热化学方程式为      
该循环工艺过程的总反应方程式为      
(3)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为               

(4)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示),NiO(OH)作为电池正极材料,KOH溶液作为电解质溶液,可制得高容量,长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为:
NiO(OH)+MHNi(OH)2+M
①电池放电时,正极的电极反应式为      
②充电完成时,Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O2,O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗,从而避免产生的气体引起电池爆炸,此时,阴极的电极反应式为      
(5)Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时,Mg2Cu与H2反应,生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为           

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1)已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6 kJ/mol,
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH=-283.0 kJ/mol。某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量,同时生成3.6 g液态水,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为___________。
(2)以甲醇、空气,氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极,可构成燃料电池;已知该燃料电池的总反应式是:2CH3OH +3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,该燃料电池发生反应时,正极区溶液的PH__________ (填“增大”, “减小” 或“不变”)该电池的负极反应式为_________________。
(3) 用上述燃料电池进行粗铜的精炼,粗铜应连接电源的________极,该粗铜精炼电解池的阴极反应式为_________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

I.下图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子,小棍表示化学键,假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。

(1)图中属于烷烃的是        (填编号);属于烯烃的是          (填编号);
(2)上图中与B互为同分异构体但不属于同种类的物质的是:       。(填编号)
II.课本“交流?研讨”栏目有这样一组数据:破坏1mol氢气中的化学键需要吸收436kJ能量;破坏1/2mol氧气中的化学键需要吸收249kJ的能量;形成水分子中1 mol  H—O键能够释放463kJ能量。
下图表示氢气和氧气反应过程中能量的变化,请将图中①、②、③的能量变化的数值,填在下边的横线上。

           kJ;②         kJ;③          kJ。

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科目:高中化学 来源: 题型:问答题

(14分)从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应:
(1)为了加快正反应速率,可以采取的措施有________(填序号,下同)。

A.使用催化剂 B.提高氧气的浓度
C.提高反应的温度 D.降低反应的温度
(2)已知该反应为放热反应,下图能正确表示该反应中能量变化的是________。

(3)从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。已知:化学键的键能:  
化学键
H—H
O=O
H—O
键能
436
496
463
由此计算2molH2在氧气中燃烧生成气态水放出的热量               
(4)已知1克氢气完全燃烧生成液态水放出QKJ的热量,则氢气燃烧生成液态水的热化学反应方程式为                            
(5)氢氧燃料电池的总反应方程式为。其中,氢气在________(填“正”或“负”)极发生________反应(填“氧化”或“还原”)。电路中每转移0.2mol电子,标准状况下消耗H2的体积是________L。

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