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美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如下图:
(1)此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应的平衡常数随温度的变化如下表:
温度/℃ | 400 | 500 | 830 |
平衡常数K | 10 | 9 | 1 |
从上表可以推断:此反应是 (填“吸”或“放”)热反应。在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入1mo1CO和2mo1H2O,则达到平衡后CO的转化率为 。
(2)在500℃,以下表的物质的量(按照CO、H2O、H2、CO2的顺序)投入恒容密闭容器中进行上述第II步反应,达到平衡后下列关系正确的是
实验编号 | 反应物投入量 | 平衡时H2浓度 | 吸收或放出的热量 | 反应物转化率 |
A | 1、1、0、0 | c1 | Q1 | α1 |
B | 0、0、2、2 | c2 | Q2 | α2
|
C | 2、2、0、0 | c3 | Q3 | α3 |
A.2c1= c2 =c3 B.2Q1=Q2=Q3 C.α1 =α2 =α3 D.α1 +α2 =1
(3)在一个绝热等容容器中,不能判断此流程的第II步反应达到平衡的是 。
①体系的压强不再发生变化 ②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变 ④各组分的物质的量浓度不再改变
⑤体系的温度不再发生变化 ⑥v(CO2)正=v(H2O)逆
(4)下图表示此流程的第II步反应,在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况:图中t2时刻发生改变的条件是 、
(写出两种)。若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍,在图中t4和t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线,并标明物质(假设各物质状态均保持不变)。
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二甲醚是一种重要的清洁燃料,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:
⑴ 煤的气化的主要化学反应方程式为:___________________________。
⑵ 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
① 2H2(g) + CO(g)CH3OH(g) ΔH=-90.8 kJ·mol-1 K1
② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH=-23.5 kJ·mol-1 K2
③ CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g);ΔH=-41.3 kJ·mol-1 K3
总反应:3H2(g) + 3CO(g)CH3OCH3(g) +CO2 (g)的ΔH= _____ , K= (用包含K1、 K2、 K3的式子表示).一定条件下的等容密闭容器中,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.高温高压 b.加入催化剂 c减少CO2的浓度
d.增加CO的浓度 e.增加H2的浓度 f.充入He
(3)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-1) | 0.44 | 0.6 | 0.6 |
① 比较此时正、逆反应速率的大小:v(正) ______ v(逆) (填“>”、“<”或“=”)。
② 若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH) = _________,该时间内反应速率v(CH3OH) = __________。
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如图所示,A、F为石墨电极,B、E为铁片电极。按要求回答下列问题:
(1)打开K2,闭合K1,B为__________极,A的电极反应为______________,最终可观察到的现象是 。
(2)打开K1,闭合K2,E为________极,检验F极产生气体的方法是 。
(3)若往U型管中滴加酚酞,进行(1)、(2)操作时, 极周围能变红(填A、B、E、或F,下同)。若滴加K3[Fe(CN)6]溶液,在 极周围溶液变为 色。
(4)若电源选用燃料电池,结构如右图,以熔融碳酸盐为电解质(能够传导CO32-),电池工作时电解质组成保持稳定,请写出正极反应的方程式 ,若在标况下消耗11.2L的甲烷,电解NaCl溶液产生的H2的物质的量为 mol(假设燃料电池能量转化率为75%)。ks5u
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某研究小组将V1 mL 1.0 mol/L HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如下图所示(实验中始终保持V1+V2=50 mL)。回答下列问题:
(1)研究小组做该实验时环境温度 (填“高于”、
“低于”或“等于”)22 ℃,判断的依据是 。
(2)由题干及图形可知,V1︰V2= 时,酸碱恰好完全中和,此反应所用NaOH溶液的浓度应为 mol/L。
(3)实验时将酸碱在简易量热计中混合,并用 搅拌,使溶液混合均匀。经有关计算知此反应共放出Q kJ的热量,请写出此反应的热化学方程式: 。
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如右图所示,隔板I固定不动,活塞Ⅱ可自由移动,M、N两个容器中均发生反应:
A(g) + 2B(g)xC(g)ΔH=-192kJ·mol-1。向M、N中都通入1molA和2molB的混合气体,初始M、N容积相同,保持温度不变。下列说法正确的是
A.若x=3,达到平衡后A的体积分数关系为:φ(M)>φ(N)
B.若x>3,达到平衡后B的转化率关系为:α(M)>α(N)
C.若x<3,C的平衡浓度关系为:c(M)>c(N)
D.x不论为何值,起始时向N容器中充入任意值的C,平衡后N容器中A的浓度均相等
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在恒容密闭容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。CO2(g)的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度T的关系如右图所示。下列说法错误的是
A.反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的△H >0
B.在T2时,若反应进行到状态D,则一定有v(正)<v(逆)
C.欲使D状态变为C状态,可以采取快速升温至T3的方式
D.若T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2
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反应:①PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g) ②2HI(g) H2(g)+I2(g) ③2NO2(g) N2O4(g)
在一定条件下,达到化学平衡时,反应物的转化率均是 a%,若保持各反应的温度和容器的体积都不改变,分别再加入一定量的各自的反应物,则转化率
A.均不变 B.①增大,②不变,③减少
C.均增大 D.①减少,②不变,③增大
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1 L某溶液中含有的离子如下表:
离子 | Cu2+ | Al3+ | NO | Cl- |
物质的量浓度(mol/L) | 1 | 1 | a | 1 |
用惰性电极电解该溶液,当电路中有3 mol e-通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),下列说法正确的是
A.a=3 B.电解后溶液的c(H+)=1mol·L-1
C.电解该溶液相当于只电解CuCl2溶液 D.阴极析出的金属是铜与铝
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T ℃时,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示,下列描述正确的是ks5u
A.T ℃时,该反应的化学方程式为:X(g)+Y(g)2Z(g),平衡常数K=4
B.平衡时X、Y的转化率相同
C.达到平衡后,恒温将容器体积扩大为3 L,平衡向逆反应方向移动
D.T ℃时,若起始时X为0.60mol,Y为1.00 mol,则平衡时Y的转化率小于80%
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一种碳纳米管能够吸附氢气,用这种材料制备的二次电池原理如下图所示,该电池的电解质为6 mol·L-1KOH溶液,下列说法中正确的是
A.放电时K+移向负极
B.放电时电池负极的电极反应为H2-2e-===2H+
C.放电时电池正极的电极反应为NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-
D.该电池充电时将碳电极与电源的正极相连,发生氧化反应
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