精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
能问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是一种可再生能,具有开发和应用的广阔前景,研究甲醇具有重要意义.

(1)用CO合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g);在容积为1L.的密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H2,实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图1所示.
则该正反应的△H
 
0(填“<”、“>”或“=”),判断的理由是
 
.
(2)利用工业废气中的CO2可制取甲醇,其反应为:CO2+3H2
催化剂
CH3OH+H2O.
①常温常压下已知下列反应的能量变化如图2所示:由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为
 
.
②为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在一恒温恒容密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,进行上述反应.测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图3所示.从反应开始到平衡,v(H2)=
 
;该温度下的平衡常数数值K=
 
.能使平衡体系中
n(CH3OH)
n(CO2)
增大的措施有
 
(任写一条).
(3)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种.

①甲醇蒸汽重整法.主要反应为;CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g);设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol CH3OH(g),体系压强为P1,在一定条件下达到平衡时,体系压强为P2,且
P2
P1
=2.2,则该条件下CH3OH的平衡转化率为
 
.
②甲醇部分氧化法.在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图5所示.则当
n(O2)
n(CH3OH)
=0.25时.CH3OH与O2发生的主要反应方程式为
 
.在制备H2:时最好控制
n(O2)
n(CH3OH)
=
 
.
考点:化学平衡常数的含义,反应热和焓变,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算
专题:化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析:(1)根据图1所示,温度升高,甲醇的物质的量减小,平衡逆向移动,则正反应放热;
(2)①依据图2、3中热化学方程式结合盖斯定律计算得到二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式;
②由图可知,10min到达平衡,平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L,根据v=
△c
t
计算v(CH3OH),依据v(H2)=3v(CH3OH);用三段式法求出各物质的平衡浓度,然后求出平衡常数;要使n(CH3OH)/n(CO2)增大,应使平衡向正反应方向移动,可以降温、加压或增大氢气的量或将H2O(g)从体系中分离;
(3)①根据恒容条件下压强之比等于物质的量之比求出甲醇的转化量,然后再求转化率;
②根据图象可知,当n(O2)/n(CH3OH)=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛;在制备H2时最好控制n(O2)/n(CH3OH)=0.5时氢气生成最多.
解答: 解:(1)用CO合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),根据图1所示,温度升高,甲醇的物质的量减小,平衡逆向移动,则正反应放热.
则该正反应的△H<0,
故答案为:<;判断的理由是温度升高,甲醇的物质的量减小,平衡逆向移动则正反应放热;
(2)①图2、3中热化学方程式①CO(g)+H2O(l)=CO2(g)+H2(g)△H=-41KJ/mol;
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-(510-419)KJ/mol=-91KJ/mol;
由盖斯定律②-①得到二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50KJ/mol,
故答案为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50KJ/mol;
②10min到达平衡,平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L,从反应开始到平衡,甲醇的平均反应速率v(CH3OH)=
0.75mol/L
10min
=0.075mol/(L?min),
v(H2)=3v(CH3OH)=3×0.075mol/(L?min)=0.225mol/(L?min),
        CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
起始浓度  1       3        0        0
转化浓度 0.75     2.25     0.75     0.75
平衡浓度 0.25     0.75     0.75      0.75
则该反应的平衡常数k=c(CH3OH)c(H2O)/c(CO2)c3(H2)=
16
3
≈5.3;
要使n(CH3OH)/n(CO2)增大,应使平衡向正反应方向移动,可以降温、加压或增大氢气的量或将H2O(g)从体系中分离;
故答案为:0.225 mol/(L.min);5.3;降温、加压或增大氢气的量或将H2O(g)从体系中分离;
(3)①反应为CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g)
   n起始      0.6       0      0
   n转化       x         x     2x
   n平衡      0.6-x      x     2x
P2
P1
=
0.6+2x
0.6
=2.2  
x=0.36mol
则该条件下CH3OH的平衡转化率为
0.36
0.6
×100%=60%,
故答案为:60%;
②根据图象可知,当n(O2)/n(CH3OH)=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛,反应的方程式为:2CH3OH+O2?2HCHO+2H2O;依据图象分析,在制备H2时最好控制n(O2)/n(CH3OH)=0.5时氢气生成最多,
故答案为:2CH3OH+O2?2HCHO+2H2O;0.5.
点评:本题考查了热化学方程式书写,化学平衡常数、移动、转化率、反应速率等问题,要注意图象正确分析,题目难度中等.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

下列粒子不具有氧化性的是(  )
A、Cl2
B、H+
C、Mg
D、CO2

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:

下列离子方程式书写正确的是(  )
A、碳酸钙溶于醋酸:CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
B、标准状况下将112ml氯气通入6ml 1mol/L的碘化亚铁溶液中3Cl2+2Fe2++4I-=6Cl-+2Fe3++2I2
C、漂白粉溶液中通入少量SO2:Ca2++2ClO-+SO2+H2O=CaSO3↓+2HClO
D、向澄清石灰水中加入过量碳酸氢钠溶液Ca2++2OH-+2HCO3-=CaCO3↓+2H2O+CO32-

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:

海水是人类宝贵的资源,试回答下列下列问题:
(1)淡化海水的方法主要有:
 
、电渗析法和
 
等;
(2)实验室海带中检验及提取碘的流程如下:
③
Ⅰ.写出过程③的离子方程式
 
;
Ⅱ.过程③也可用KIO3代替H2O2,写出该反应的离子方程式
 
;
Ⅲ.过程④的有机溶剂不能使用
 
;
A.苯       B.CCl4        C.C2H5OH       D.汽油
Ⅳ.过程⑤在如图所示装置中进行,该过程的操作名称是
 
,装置中A、B两个仪器的名称是A
 
、B
 
,装置A中冷水从
 
进入.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:

如图是某加钙食盐包装标签上的部分文字,请回答.
(1)包装标签上钙含量是指
 
(填“单质钙”、“碳酸钙”或“钙元素”).
(2)家庭厨房里可选用
 
检验此盐中含有碳酸钙.
(3)为了测定此盐中的钙元素含量,取10g这种盐溶于水,加入足量盐酸,生成0.132g二氧化碳.请计算此加钙食盐中钙元素的质量分数.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:

X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中常见的元素,其相关信息见下表:
元素 相关信息
X X的基态原子核外的三个能级上电子数相等
Y Y与X同周期,Y基态原子p能级的成对电子数与未成对电子数相等
Z Z的单质是一种银白色活泼金属,在空气中燃烧后生成淡黄色的固体
W 向含W2+的溶液中滴加强碱,其白色氢氧化物在空气中迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
(1)W位于周期表的第
 
周期
 
族,其基态原子最外层有
 
个电子.
(2)X的最简单氯化物分子呈
 
型结构,Z在空气中燃烧生成的淡黄色的固体中含有的化学键类型
 
.
(3)若将金属Z投入含WCl3的溶液中,发生反应的离子方程式为
 
.
(4)工业上冶炼W过程涉及以下两个热化学方程式:
W2Y3(s)+
1
3
XY(g)═
2
3
W3Y4(s)+
1
3
XY2(g)△H=-15.73kJ?mol-1
W3Y4(s)+XY(g)═3WY(s)+XY2(g)△H=+640.4kJ?mol-1
则反应W2Y3(s)+XY(g)═2WY(s)+XY2(g)的△H=
 
.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:

 要准确掌握化学用语及常用计量方法.按要求回答下列问题:
(1)NA表示阿伏加德罗常数.28g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有
 
NA个碳原子;分子总数为NA个的NO2和CO2混合气体含
 
 NA个氧原子数;1mol37Cl中,中子数比质子数多
 
 NA个;1L 1mol/LFe2(SO4)3溶液中含
 
NA个SO42-离子.
(2)如图中A、B分别是某微粒的结构示意图,回答下列问题:
①若A表示某元素的原子,则y=
 
.
②若B表示某稀有气体元素的原子,则该元素的单质的化学式为
 
,若B是阴离子的结构示意图,
则x的取值范围是
 
.
(3)RxO42-中R的化合价为
 
(用含x 的式子表示),当0.3mol RxO42-完全反应,生成RO2时,转移0.6mol电子,则x=
 
.
(4)将7.8g镁铝合金与100mL 稀硫酸恰好完全反应,将反应后的溶液加热蒸干,得到无水硫酸盐46.2g,则原硫酸的物质的量浓度为
 
.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:

下列反应属于放热反应的是
 
;属于吸热反应的是
 
.
①锌粒与稀H2SO4反应制取H2       
②氢气在氧气中燃烧
③碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳  
④氢氧化钾和硫酸中和
⑤Ba(OH)2?8H2O与NH4Cl反应        
⑥氢气还原氧化铜.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:

已知七种短周期元素a~g的有关信息如下表所示:
元素编号 a b c d e f g
原子半径/nm 0.037 0.074 0.082 0.102 0.143 0.152 0.186
最高化合价或最低化合价 +1 -2 +3 -2 +3 +1 +1
下列推断不正确的是(  )
A、氢化物稳定性的强弱:b>d
B、金属性的强弱:f<g
C、元素e的氧化物只能与酸反应
D、元素a与元素d形成的化合物属于共价化合物

查看答案和解析>>

同步练习册答案