【题目】近年我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化生产研究,实现可持续发展。
(1)已知:CO2(g)+H2(g)H2O(g) +CO(g) ΔH1= + 41.1 kJmol-1 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.0 kJmol-1
写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式:_________________________________。
(2)为提高CH3OH产率,理论上应采用的条件是_______________________(填字母)。
A.高温高压 B.低温低压 C.高温低压 D.低温高压
(3)250℃、在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g),下图为不同投料比[n(H2)/n(CO2)]时某反应物X 平衡转化率变化曲线。
① 反应物X 是_____(填“CO2”或“H2”)。
② 判断依据是_____。
(4)250℃、在体积为 2.0L 的恒容密闭容器中加入6mol H2、2mol CO2和催化剂,10min 时反应达到平衡,测得 c(CH3OH) = 0.75 mol·L-1。
① 前 10min 的平均反应速率 v(H2)=_____mol·L-1·min-1。
② 经计算化学平衡常数 K =_____________________。
③ 催化剂和反应条件与反应物转化率和产物的选择性有高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,四组实验数据如下:
实验编号 | 温度(K) | 催化剂 | CO2转化率(%) | 甲醇选择性(%) |
A | 543 | Cu/ZnO 纳米棒 | 12.3 | 42.3 |
B | 543 | Cu/ZnO 纳米片 | 11.9 | 72.7 |
C | 553 | Cu/ZnO 纳米棒 | 15.3 | 39.1 |
D | 553 | Cu/ZnO 纳米片 | 12.0 | 70.6 |
(注:甲醇选择性是指的是转化的CO2中生成甲醇的百分含量)
根据上表所给数据,用CO2生产甲醇的最优选项为_____(填字母)。
【答案】CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=48.9kJ/mol D
CO2 增大n(H2)/n(CO2),相当于c(CO2)不变时,增大c(H2),平衡正向移动,使CO2的转化率增大,而H2转化率降低 5.33 B
【解析】
(1)根据已知热化学方程式,利用盖斯定律进行分析,将①+②可得CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式,并据此计算焓变;
(2)有利于提高CH3OH平衡转化率,需要使平衡向着正向移动,结合平衡移动原理分析;
(3)根据同一反应,增加其中一种反应物的浓度,能提高另一种反应物的转化率,结合图示,横坐标表示n(H2)/n(CO2),进行分析解答;
(4)①根据 计算氢气的速率;
②利用三段式计算平衡时各组分的物质的量浓度,再根据化学平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,计算平衡常数;
③分别对比AB、CD实验,Cu/ZnO纳米片催化剂使反应速率增加,甲醇选择性高,对比BD实验,温度升高,CO2转化率升高,而甲醇的选择性却降低,据此分析。
(1)已知:①CO2(g)+H2(g)H2O(g) +CO(g) ΔH1 = + 41.1 kJmol-1;②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.0 kJmol-1;根据盖斯定律可知,①+②可得:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)则△H=(+41.1kJ/mol)+(90kJ/mol)=48.9kJ/mol;故答案为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=48.9kJ/mol;
(2)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=48.9kJ/mol;该反应是反应前后气体分子数减小的反应,加压平衡正向移动,正反应为放热反应,降温平衡正向移动,则为提高CH3OH平衡转化率,即平衡需正向移动,采用的条件为低温高压;故答案为:D;
(3)①同一反应,增加其中一种反应物的浓度,能提高另一种反应物的转化率,横坐标增大n(H2)/n(CO2),相当于c(CO2)不变时,增大c(H2),平衡正向移动,使二氧化碳的转化率增大,而氢气的转化率降低,所以X为CO2,故答案为:CO2;
②恒容密闭容器中,其他条件相同时,增大n(H2)/n(CO2),相当于c(CO2)不变时,增大c(H2),平衡正向移动,使二氧化碳的转化率增大,而氢气的转化率降低,故答案为:增大n(H2)/n(CO2),相当于c(CO2)不变时,增大c(H2),平衡正向移动,使CO2的转化率增大,而H2转化率降低;
(4)①根据三段式:
H2的平均反应速率,故答案为:;
②,故答案为:5.33;
③观察四组数据,相比之下,BD的选择性很高,且B的CO2转化率比D稍低些,但是B的CH3OH的选择性高出了不少,所以最优选项为B,故答案为:B。
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】工业上通常采取CO(g)和H2(g)合成CH3OH(g)
(1)已知某温度和压强下
①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1
③2CH2OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=-1275.6kJ·mol-1
则在相同温度和压强下,CO(g)与H2(g)合成CH3OH(g)的热化学方程式__________。若反应生成6.4g甲醇,则转移电子的物质的量为__________。
(2)可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如图1,用Pt作电极材料,用氢氧化钾溶液作电解质溶液,在两个电极上分别充入甲醇和氧气。
①写出燃料电池负极的电极反应式__________。
②若利用该燃料电池提供电源,与图1右边烧杯相连,在铁件表面镀铜,则铁件应是__________极(填“A”或“B”);当铁件的质量增重6.4g时,燃料电池中消耗氧气的标准状况下体积为__________L。
(3)电解法可消除甲醇对水质造成的污染,原理是:通电将Co2+氧化成Co3+,然后将甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯除去Co2+)现用如图2所示装置模拟上述过程,则Co2+在阳极的电极反应式为__________。除去甲醇的离子方程式为__________。
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【题目】室温时,向 20 mL 0.1 mol·L 1 的两种酸 HA、HB 中分别滴加0.1 mol·L 1 NaOH 溶液, 其 pH 变化分别对应下图中的 I、II。下列说法不正确的是( )
A.向 NaA 溶液中滴加 HB 可产生 HA
B.滴加 NaOH 溶液至 pH=7 时,两种溶液中 c(A-)=c(B-)
C.a 点,溶液中微粒浓度:c(A-) > c(Na+)
D.滴加 20 mL NaOH 溶液时,I 中 H2O 的电离程度大于 II 中
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【题目】一定温度下,在密闭容器中发生如下反应:N2O4(g)2NO2(g) △H>0,反应达到平衡时,下列说法不正确的是 ( )
A.若缩小容器的体积,则容器中气体的颜色先变深后又变浅,且比原平衡颜色深
B.若压强不变,向容器中再加入一定量的N2O4,再次达到平衡时各种物质的百分含量不变
C.若体积不变,向容器中再加入一定量的N2O4,平衡向逆反应方向移动,再次平衡时N2O4的体积分数将增大
D.若体积不变,升高温度,再次平衡时体系颜色加深
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】Anammox法是一种新型的氨氮去除技术。设阿伏加德罗常数的数值为NA,则下列说法正确的是
A.1moLNH4+所含电子数为11NA
B.30g N2H2中含有的共用电子对数目为4 NA
C.过程II属于还原反应,过程IV属于氧化反应
D.过程I中反应得到的还原产物与氧化产物物质的量之比为1:2
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【题目】在P+CuSO4+H2O→Cu3P+H3PO4+H2SO4(未配平)的反应中,7.5 mol CuSO4可氧化P的物质的量为________mol。生成1 mol Cu3P时,参加反应的P的物质的量为________mol。
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【题目】在通风橱中进行下列实验:
步骤 | |||
现象 | Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色 | Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止 | Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡 |
下列说法不正确的是
A. I中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O2=2NO2
B. II中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应
C. 对比I、II中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D. 针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
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【题目】X、Y、Z、R、W是5种短周期元素,原子序数依次增大;它们可组成离子化合物Z2Y和共价化合物RY3、XW4;已知Y、R同主族,Z、R、W同周期。下列说法正确的是
A. 简单离子半径R>W>Y>Z
B. 气态氢化物稳定性:HmW<HnR
C. Z2Y2电子式可表示为
D. RY2和W2均有漂白性,将两者等物质的量混合溶于水,漂白性增强
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列说法正确的是
A.有机物的分子结构中含有的键数目一定为
B.一定温度下,氯化铵水解离子方程式:,若用表示的离子积,表示氨水电离常数,则氯化铵水解平衡常数
C.已知反应:::;则在酸性溶液中氧化性:
D.已知
共价键 | ||||
键能 | 360 | 436 | 431 | 176 |
则反应的焓变为:
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