【题目】工业上已经实现CO2与H2反应合成甲醇。在一恒温、恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。请回答:
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(1)该密闭容器的容积是___。
(2)达到未平衡状态的时刻是___min(填“3”或“10”)。
(3)在前3min内,用H2浓度的变化表示的反应速率v(H2)=___mol/(L·min)。
(4)10min时体系的压强与开始时压强之比为__。
(5)达平衡后H2O(g)的物质的量分数是___。
(6)已知:①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-90.1kJ/mol,②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-41.1kJ/mol,则CO2与H2反应合成CH3OH(g)的热化学方程式__,反应在10min内所放出的热量为__。
【答案】2L 3 0.225 mol/(L·min)
30% CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H =-49 kJ/mol 98 kJ
【解析】
在一恒温、恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2,从图像可知,CO2的初始浓度为1mol/L,则体积=
=2L,当各物质的浓度不再随时间的变化而变化,而反应处于平衡状态,由图像可知,3min后CO2和CH3OH的浓度还在发生变化,10min后,CO2和CH3OH的浓度不发生变化,故3min是未平衡状态,10min为平衡状态。根据v=
计算反应速率;由图可知,在第3min时,根据v=
可知二氧化碳反应速率,二氧化碳与氢气的速率之比等于它们的计量数之比,可算出氢气的反应速率;
(4)10min时达到平衡,利用三段式,算出10min后气体的物质的量与开始时的物质的量之比,在相同情况下,气体的压强之比等于物质的量之比,可计算出10min时体系的压强与开始时压强之比为。达平衡后H2O(g)的物质的量分数是=nH2O/n总,利用盖斯定律①-②可得到正确的热化学方程式。
(1)在一恒温、恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2,从图像可知,CO2的初始浓度为1mol/L,则体积=n/v=2/1=2L,
故答案为:2L;
(2)当各物质的浓度不再随时间的变化而变化,而反应处于平衡状态,由图像可知,3min后CO2和CH3OH的浓度还在发生变化,10min后,CO2和CH3OH的浓度不发生变化,故3min是未平衡状态,10min为平衡状态,
故答案为:3;
(3)由图可知,在第3min时,根据v=
可知二氧化碳反应速率,二氧化碳与氢气的速率之比等于它们的计量数之比,可算出氢气的反应速率;根据图像可知,vCO2=
=
=0.075 mol/(L·min),根据反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g),二氧化碳的氢气的速率之比等于1:3,故vCO2:vH2=1:3,vH2==3vCO2=3×0.075 mol/(L·min)=0.225 mol/(L·min),
故答案为:0.225 mol/(L·min);
(4)列出三段式 CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)
始 mol/L 1 3 0 0
变 mol/L 0.75 2.25 0.75 0.75
平 mol/L 0.25 0.75 0.75 0.75
10min后达到平衡,10min时体系的压强与开始时压强之比为
=
,
故答案为:
;
(5)达平衡后H2O(g)的物质的量分数=
=
=30%,
故答案为:30%;
(6)已知:①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1=-90.1kJ/mol,②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H2=-41.1kJ/mol,利用盖斯律①-②得到CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=△H1-(△H2)=-90.1+41.1=-49 kJ/mol,1molCO2完全反应生成放出49 kJ的热量,而题目所给的2molCO2完全反应,则放出的热量98 kJ的热量,
故答案为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H =-49 kJ/mol;98 kJ。
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【题目】有A、B、C、D四种短周期元素,它们的原子序数由A到D依次增大,已知A和B原子有相同的电子层数,且A的L层电子数是K层电子数的两倍,C燃烧时呈现黄色火焰,C的单质在点燃条件下与B的单质充分反应,可以得到与D的单质颜色相同的淡黄色固态化合物。试根据以上叙述回答:
(1)写出AB2的电子式:______________;
(2)用电子式表示C2B的形成过程:__________________________________。
(3)写出淡黄色固态化合物与水反应的化学方程式:_______________________________。
(4)请设计简单实验,比较元素B、D的金属性(或非金属性)强弱:________________。
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【题目】南京大学研究发现TiO2-x晶体中存在的晶体缺陷有利于提高导电性和提供镁离子储位,可用作新型镁电池负极材料,该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
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A.放电时,a为电池负极
B.充电时,Mg2+向b电极移动
C.放电时,a极的电极式为nMg2++V2O5+2ne-=MgnV2O5
D.充电时,b极的电极式为MgnTiO2-x-2ne-=nMg2++TiO2-x
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】2019年国际非政府组织“全球计划”12月4日发布报告:研究显示,全球二氧化碳排放量增速趋缓。CO2的综合利用是解决温室问题的有效途径。
(1)CO2催化加氢制甲醇的有关反应及其在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。
化学反应 | 平衡常数 | ||
500℃ | 700℃ | 800℃ | |
Ⅰ.H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) | 1.0 | 1.70 | 2.52 |
Ⅱ.2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
Ⅲ.3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH | |||
①ΔH___0(填“>”、“<”或“=”)。
②已知反应Ⅲ的速率方程式:υ正=k正·c3(H2)·c(CO2),υ逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2O),k正、k逆为速率常数。反应达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数___k逆增大的倍数(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③500℃时,向恒容的密闭容器中加入1molCO2和1molH2,控制反应条件只发生反应Ⅰ。达到平衡后,只改变下列条件,能使CO的平衡体积分数增大的是___(填选项字母)。
A.增大压强 B.降低温度 C.再通入等物质的量CO2和H2 D.分离出部分水
(2)在200℃时,向5L带气压计的恒容密闭容器中通入2molCO2和2molCH4发生反应CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g),测得初始压强为P0kPa,反应过程中容器内总压强(P)随时间(t)变化(反应达到平衡时的温度与起始温度相同)如图所示。
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①该反应过程中从0min到2min压强变化原因是___。
②0~4min内,反应的平均反应速率υ(CO2)=___。
③用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=___。[气体分压(p分)=气体总压(p总)×气体体积分数]
(3)科学家提出利用CO2与CH4制备“合成气”(CO、H2)可能的反应历程如图所示。
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注:C(ads)为吸附性活性炭,方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量[如第一个方框中1个CH4(g)+1个CO2(g)的相对总能量为E1eV,单位:eV]。其中,TS表示过渡态。
①CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g)ΔH=___kJ·mol-1(已知:1eV=1.6×10-22kJ)
②若E4+E1<E3+E2,则决定制备“合成气”反应速率的反应方程式为___。
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【题目】向一定量的铁、氧化亚铁和氧化铁的混合粉末中,加入100ml2mol/L的盐酸,恰好使混合物完全溶解,并放出448ml的气体(SPT),在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现.若用相同质量的上述混合物粉末高温下同足量的一氧化碳反应,可得到铁的质量是( )
A.无法计算B.2.8gC.5.6gD.11.2g
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【题目】用下列装置完成相关实验,合理的是( )。
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A. 图①:验证H2CO3酸性强于H2SiO3 B. 图②:收集CO2或NH3
C. 图③:分离Na2CO3溶液与CH3COOC2H5 D. 图④:分离C2H5OH与CH3COOC2H5
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【题目】某化学兴趣小组进行Fe2+与Fe3+转化实验:向FeCl2溶液中加入少量KSCN溶液,溶液无明显变化,再加入少量双氧水,溶液变红,继续滴加至过量,发现溶液红色褪去,同时有气泡生成.他们针对此异常现象展开探究,请回答有关问题:
(1)该小组对于产生气体的原因有两种猜测:
猜测一:__________________________________________。
猜测二:红色褪去可能是SCN-被H2O2氧化,同时产生的气体中可能含有氮气、二氧化碳、二氧化硫。
(2)化学小组针对猜测二设计下面的实验来验证气体成分:
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①试管A中盛放品红溶液,若实验中品红溶液褪色,证明气体中含有____________;
②试管B中的溶液是酸性高锰酸钾溶液,其目的是________________,预期试管B中的现象是________________________________。
③试管C中盛有澄清石灰水,目的是___________________;试管D和烧杯的作用是______________。④以上实验证明SCN-能被H2O2氧化.请写出该反应的离子方程式:___________________________________。
(3)根据题目信息及以上实验推断,Fe2+和SCN-中还原性较强的是_______,理由是_________。
(4)有人认为SCN-的氧化产物可能还有硫酸根离子,请设计一个简单实验证明该假设是否正确_____________________________。
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【题目】过氧乙酸是一种绿色生态杀菌剂,结构简式为
,可用乙酸与过氧化氢一定条件下反应制得。下列说法不正确的是( )
A.过氧化氢的电子式![]()
B.乙酸溶于水:CH3COOH=CH3COO-+H+
C.过氧乙酸中含有极性共价键和非极性共价键
D.制备过氧乙酸的化学反应方程式:CH3COOH+H2O2
CH3COOOH+H2O
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【题目】向20mL0.5mol·L-1的醋酸溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的烧碱溶液,混合溶液的温度与所加NaOH溶液的体积关系如图所示。下列有关说法正确的是( )
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A.a点:c(CH3COOH)>c(OH-)+c(Na+)
B.醋酸的电离常数:b点<a点
C.b点:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.5mol·L-1
D.c点:n(OH-)-n(H+)-n(CH3COOH)=0.01mol
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