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【题目】甲醇是一种重要的可再生能源。

Ⅰ.已知:2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) △H=-70.8 kJ·mol-1 CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-90.5 kJ·mol-1

写出由CH4和O2制取CH3OH(g)的热化学方程式_____________________。

Ⅱ.对于反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),回答下列问题:

(1)图1是CO(g)和CH3OH(g)物质的量浓度随时间(t)的变化曲线,从反应开始至达到平衡时,用H2表示的反应速率υ(H2)=________,CO的转化率为_________。

(2) 在容积为2L的刚性容器中充入5mol CO和10mol H2,发生反应并达到平衡,CO的平衡转化率随温度(T)的变化曲线如图2所示。

①计算B点平衡常数KB=______;达到平衡时,若再充入2mol CO、4mol H2和2mol CH3OH,反应向__________进行(填“正反应方向”或“逆反应方向”)。

②比较KA、KB的大小________。

③能判断该反应达到化学平衡状态的是____(填字母序号)。

A.H2的体积分数不再改变

B.H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍

C.H2的转化率和CO的转化率相等

D.混合气体的平均相对分子质量不再改变

【答案】2CH4(g)+O2(g)= CH3OH(g) △H=-251.8 kJ ·mol-1 0.3mol·L-1 ·min-1 83.3% 4 正反应方向 KA<KB AD

【解析】

Ⅰ.用盖斯定律来计算焓变,写出热化学方程式;

Ⅱ. (1)根据图1所示,浓度增大的为生成物的浓度变化曲线,即为CH3OH的浓度变化曲线,则浓度降低的为CO的浓度变化曲线,找到浓度的变化量,求出υ(CH3OH),根据反应速率之比等于化学计量数之比,得到υ(H2)=2υ(CH3OH),根据图1所示,找到CO的转化浓度和起始浓度,用转化浓度与起始浓度的比值可得到转化率;

(2) ①用三段式算出平衡常数,若再充入2mol CO、4mol H2和2mol CH3OH,计算浓度商,与K比较判断反应进行的方向;

②从T1到T2,升高温度,CO的转化率减小,即反应逆向移动,平衡常数减小,则KA<KB;

③判断是否处于平衡状态,可根据正逆反应速率是否相等,各物质的浓度是否不变的直接判据,也可以根据变量不变来分析。

Ⅰ.①2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g)△H=-70.8 kJ/mol

②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-90.5 kJ/mol

根据盖斯定律,由①+②×2得:2CH4(g)+O2(g)= CH3OH(g) △H=-251.8 kJ ·mol-1,

故答案为:2CH4(g)+O2(g)= CH3OH(g) △H=-251.8 kJ ·mol-1;

Ⅱ.(1)根据图1所示,浓度增大的为生成物的浓度变化曲线,即为CH3OH的浓度变化曲线,则浓度降低的为CO的浓度变化曲线,反应5分钟后达到平衡状态,则υ(CH3OH)==0.15mol·L-1·min-1,则υ(H2)=2υ(CH3OH)= 0.15mol·L-1·min-1×2=0.3mol·L-1·min-1;根据图1所示,CO起始浓度为0.9 mol·L-1,平衡时的浓度为0.15mol·L-1,则CO的浓度变化量为0.9 mol·L-1-0.15mol·L-1=0.75 mol·L-1,因此CO的转化率为=83.3%,

答案为:0.3mol·L-1 ·min-1;83.3%;

(2) 根据图2所示,T1温度下,B点达到平衡时CO的转化率为0.8,即CO消耗了0.8×5mol=4mol,则结合反应列三段式:

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始(mol) 5 10 0

变化(mol) 4 8 4

平衡(mol) 1 2 4

①B点平衡常数KB==4;达到平衡时,若再充入2mol CO、4mol H2和2mol CH3OH,浓度商Qc==<4,反应向正反应方向进行,

答案为:4;正反应方向;

②从T1到T2,升高温度,CO的转化率减小,即反应逆向移动,平衡常数减小,则KA<KB,

答案为:KA<KB;

③A.H2的体积分数不再改变是化学平衡的特征,达到了平衡;

B.H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍,都是指正反应方向,不能说明正逆反应速率相等,不一定平衡;

C.CO与H2起始物质的量之比为1:2,转化物质的量之比为1:2,体系中H2的转化率和CO的转化率恒相等,体系中H2的转化率和CO的转化率相等不能说明正逆反应速率相等;

D.混合气体的平均相对分子质量等于质量和物质的量的比值,物质的量变化,质量不变,所以当体系中气体的平均相对分子质量不再改变,证明达到了平衡;

答案选AD。

练习册系列答案
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【题目】常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1),测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示,反应过程中有红棕色气体产生。

下列说法错误的是( )

A.0~t1时,原电池的负极是Al片

B.0~t1时,正极的电极反应式是+2H++e=NO2↑+H2O

C.t1后,原电池的正、负极发生互变

D.t1后,正极上每得到0.3mol电子,则负极质量减少2.7g

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【题目】迷迭香酸是从蜂花属植物中提取得到的酸性物质,其结构简式如图所示。下列叙述正确的是 (  )

A. 迷迭香酸与溴单质只能发生取代反应

B. 1 mol迷迭香酸最多能和9 mol氢气发生加成反应

C. 迷迭香酸可以发生水解反应、取代反应、消去反应和酯化反应

D. 1 mol迷迭香酸最多能和6 mol NaOH发生反应

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【题目】一定温度下,在三个体积均为0.5 L的恒容密闭容器中发生反应:CO(g)+Cl2(g) COCl2(g),其中容器Ⅰ中反应在5 min时达到平衡状态。

容器编号

温度/℃

起始物质的量/mol

平衡物质的量/mol

CO

Cl2

COCl2

COCl2

Ⅰ

500

1.0

1.0

0

0.8

Ⅱ

500

1.0

a

0

0.5

Ⅲ

600

0.5

0.5

0.5

0.7

下列说法中正确的是

A.该反应正反应为放热反应

B.容器Ⅰ中前5 min的平均反应速率υ(CO)=0.16 mol·L-1·min-1

C.容器Ⅱ中,a=0.55 mol

D.若容器Ⅰ为恒压,达到平衡时CO转化率小于80%

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【题目】硫代硫酸钠(Na2S2O3)是一种解毒药,用于氟化物、砷、汞、铅、锡、碘等中毒,临床常用于治疗荨麻疹,皮肤瘙痒等病症.硫代硫酸钠在中性或碱性环境中稳定,在酸性溶液中分解产生S和SO2

实验I:Na2S2O3的制备。工业上可用反应:2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2制得,实验室模拟该工业过程的装置如图所示:

(1)仪器a的名称是_______,仪器b的名称是_______。b中利用质量分数为70%80%的H2SO4溶液与Na2SO3固体反应制备SO2反应的化学方程式为_______。c中试剂为_______

(2)实验中要控制SO2的生成速率,可以采取的措施有_______ (写出一条)

(3)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中通入的SO2不能过量,原因是_______

实验Ⅱ:探究Na2S2O3与金属阳离子的氧化还原反应。

资料:Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-(紫黑色)

装置

试剂X

实验现象

Fe2(SO4)3溶液

混合后溶液先变成紫黑色,30s后几乎变为无色

(4)根据上述实验现象,初步判断最终Fe3+被S2O32-还原为Fe2+,通过_______(填操作、试剂和现象),进一步证实生成了Fe2+。从化学反应速率和平衡的角度解释实验Ⅱ的现象:_______

实验Ⅲ:标定Na2S2O3溶液的浓度

(5)称取一定质量的产品配制成硫代硫酸钠溶液,并用间接碘量法标定该溶液的浓度:用分析天平准确称取基准物质K2Cr2O7(摩尔质量为294gmol-1)0.5880g。平均分成3份,分别放入3个锥形瓶中,加水配成溶液,并加入过量的KI并酸化,发生下列反应:6I-+Cr2O72-+14H+ = 3I2+2Cr3++7H2O,再加入几滴淀粉溶液,立即用所配Na2S2O3溶液滴定,发生反应I2+2S2O32- = 2I- + S4O62-,三次消耗 Na2S2O3溶液的平均体积为25.00 mL,则所标定的硫代硫酸钠溶液的浓度为_______molL-1

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【题目】高铁酸盐是优良的多功能水处理剂。某实验小组釆用如图装置制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质用途。

Ⅰ.制备K2FeO4(夹持、加热等装置略)

(1)B中所用试剂为______________________。

(2)C中反应为放热反应,而反应温度须控制在0~8℃,可使用的控温方法为___________,充分反应后得到紫色固体,反应方程式为___________。反应中KOH必须过量的原因是___________。

(3)C中混合物经过滤、洗涤、干燥,得纯浄髙铁酸钾晶体,洗涤时洗涤剂可选用___________。

a.冰水 b.KOH溶液 c.异丙醇

Ⅱ.探究K2FeO4的性质

(4)K2FeO4可以将废水中的CN-氧化为CNO-,实验表明,pH=9时CN-去除效果最佳。配平反应离子方程式:____FeO42-+____CN-+____H2O→____Fe(OH)3↓+____CNO-+___OH-。

现处理含CN-离子浓度为13mg/L的废水1m3,至少需要K2FeO4___________g。

(5)资料表明,酸性溶液中氧化性FeO42->MnO4-。验证实验:将少K2FeO4溶解在过量KOH溶液中,溶液呈浅紫色,取该溶液滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中,振荡,溶液颜色仍然呈浅紫色。请设计实验证明最后所得浅紫色溶液中含有MnO4-___________。

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【题目】某课题组设计实验探究SO2的性质。

实验现象:B中无沉淀生成,C中有白色沉淀;D中溶液颜色变浅,E中产生白色沉淀。

(1)仪器R的名称是___。

(2)实验室在常温下用80%的硫酸与亚硫酸钠粉末反应制备SO2,写出A中反应的化学方程式:___。

(3)部分实验步骤如下:连接装置、检查气密性、装药品,向装置中通入一段时间N2,然后启动A中反应。“通入一段时间的N2”的目的是___。

(4)探究装置C中通入SO2的量与产物的关系。

①他们提出如下猜想:

猜想1:通入过量的SO2,则发生反应的离子方程式为Ba2++2NO3-+3SO2+2H2O=BaSO4↓+2SO42-+2NO+4H+。

猜想2:通入少量的SO2,则发生反应的离子方程式为___。

②请你帮他们设计实验证明猜想1和猜想2哪个合理,完成下列实验:

提供试剂:溴水、铜粉、Ba(NO3)2溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液

实验步骤

实验现象及结论

取少量C中反应后溶液于试管中,___

___

(5)下列可检验装置D反应后溶液中是否有Fe2+的最佳试剂是___(填字母)。

a.KSCN溶液 b.NaOH溶液 c.K3[Fe(CN)6]溶液 d.KSCN溶液和双氧水

(6)常温下,实验完毕后,分离、提纯装置E中白色固体M,取适置M于试管中,滴少量盐酸(M剩余),所得溶液的pH___7(填“>”“<”或“=”)。

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【题目】下列化学反应的离子方程式书写正确的是

A.FeCl3溶液刻蚀铜电路板:Fe3++Cu=Cu2++Fe2+

B.用小苏打治疗胃酸过多:HCO3-+H+= CO2↑+H2O

C.将饱和FeCl3溶液滴入沸水制得Fe(OH)3胶体:Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+

D.向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液使Ba2+刚好沉淀完全:Ba2++2OH-+SO42-+2H+=BaSO4↓+2H2O

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【题目】国家实施“青山绿水工程”,大力研究脱硝和脱硫技术。

(1)H2在催化剂作用下可将NO还原为N2。下图是该反应生成1 mol水蒸气的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式____________(△H可用E1、E2、E3表示)。

(2)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展,利用如图装置可发生反应:H2S+O2=H2O2+S↓

①装置中H+向________池迁移。

②乙池溶液中发生反应的离子方程式:____________

(3)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程如下:

反应I:2NO(g)N2O2(g)(快);<0 v1正=k1正 c2(NO) 、v1逆=k1逆 c(N2O2)

反应Ⅱ:N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢) 2<0 v2正=k2正 c(N2O2)c(O2) v2逆=k2逆 c2(NO2);

在一定条件下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态,平衡常数=___________(用含K1正、K1逆、K2正、K2逆的代数式表示)。

(4)废水处理时,通H2S(或加S2-)能使某些金属离子生成极难溶的硫化物而除去。25°℃,某废液中c(Mn2+)=0.02mol·L-1,调节废液的pH使Mn2+开始沉淀为MnS时,废液中c(H2S)=0.1mol·L-1,此时pH约为____。(已知:Ksp(MnS)=5.0×10-14,H2S的电离常数:K1=1.5×10-7,K2=6.0×10-15,1g6=0.8)

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