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(2011?广东)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2.紫外光照射时,在不同催化剂(I,II,III)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图所示.
(1)在0-30小时内,CH4的平均生成速率VⅠ、VⅡ和VⅢ从大到小的顺序为
VⅢ>VⅡ>VⅠ
VⅢ>VⅡ>VⅠ
;
反应开始后的12小时内,在第
Ⅱ
Ⅱ
种催化剂的作用下,收集的CH4最多.
(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),该反应的△H=+206kJ?mol-1
①在答题卡的坐标图中,画出反应过程中体系的能量变化图(进行必要的标注)
②将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10mol,求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)
(3)已知:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-802kJ?mol-1
写出由CO2生成CO的热化学方程式
CO2(g)+3H2O(g)═2O2(g)+CO(g)+3H2(g)△H=+1008 kJ?mol-1
CO2(g)+3H2O(g)═2O2(g)+CO(g)+3H2(g)△H=+1008 kJ?mol-1
.
分析:(1)相同时间甲烷的物质的量的变化量越大,表明平均速率越大,相同时间甲烷的物质的量的变化量越小,平均反应速率越小.由图2可知反应开始后的12小时内,在第Ⅱ种催化剂的作用下,收集的CH4最多;
(2)①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),该反应的△H=+206kJ?mol-1,反应是吸热反应,反应物能量低于生成物能量;依据能量变化画出图象;
②依据合成平衡三段式列式计算得到转化率;
(3)依据盖斯定律和热化学方程式计算得到;
解答:解:(1)由图2可知,在0~30h内,甲烷的物质的量变化量为△n(Ⅰ)<△n(Ⅱ)<△n(Ⅲ),故在0~30h内,CH4的平均生成速率v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ);
由图2可知反应开始后的12小时内,在第Ⅱ种催化剂的作用下,收集的CH4最多;
故答案为:VⅢ>VⅡ>VⅠ;Ⅱ.
(2)①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),该反应的△H=+206kJ?mol-1,反应是吸热反应,反应过程中体系的能量变化图为:;
故答案为:
②将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10mol,根据平衡的三步计算可求CH4的平衡转化率:
               CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)
起始量(mol)   x        x         0      0
变化量(mol)   0.10     0.10     0.10   0.30
平衡量(mol)  x-0.10  x-0.10     0.10   0.30
K=
c(CO)c3(H2)
c(CH4)c(H2O)
=
0.10×0.303
(x-0.10)2
=27
计算得到x=0.11mol
甲烷的转化率=
0.10mol
0,11mol
×100%=91%
故答案为:91%
(3)①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),△H=+206kJ?mol-1
②CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-802kJ?mol-1
依据盖斯定律①-②得到:CO2(g)+3H2O(g)═2O2(g)+CO(g)+3H2(g)△H=+1008 kJ?mol-1
故答案为:CO2(g)+3H2O(g)═2O2(g)+CO(g)+3H2(g)△H=+1008 kJ?mol-1
点评:本题考查了图象分析和画图象的方法,平衡计算应用,热化学方程式的书写原则和盖斯定律的计算应用,题目难度中等.
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2011?广东模拟)为减小和消除CO2对环境的影响,一方面世界各国都在限制其排放量,另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究.最近有科学家提出“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇.“绿色自由”构想技术流程如下:

(1)在合成塔中,若有4.4kg CO2与足量H2恰好完全反应,可放出4947kJ的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式是
CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.47kJ/mol
CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.47kJ/mol
.
(2)以甲醇为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通入O2,负极通入甲醇,在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳.该电池负极发生的反应是:
CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+
则正极发生的反应是
O2+4H++4e-=2H2O
O2+4H++4e-=2H2O
;放电时,H+移向电池的
正
正
(填“正”或“负”)极.
(3)常温常压下,饱和CO2水溶液的pH=5.6,c(H2CO3)=1.5×10-5 mol?L-1.若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3?HCO3-+H+的平衡常数K=
4.2×10-7mol?L-1
4.2×10-7mol?L-1
.(已知:10-5.6=2.5×10-6)
(4)常温下,0.1mol?L-1NaHCO3溶液的pH大于8,则溶液中c(H2CO3)
>
>
c(CO32-) (填“>”、“=”或“<”),原因是
溶液存在平衡HCO3-?CO32-+H+、HCO3-+H2O?H2CO3+OH-,而HCO3-的水解程度大于电离程度
溶液存在平衡HCO3-?CO32-+H+、HCO3-+H2O?H2CO3+OH-,而HCO3-的水解程度大于电离程度
(用离子方程式和必要的文字说明).
(5)小李同学拟用沉淀法测定空气中CO2的体积分数,他查得CaCO3、BaCO3的溶度积(Ksp)分别为4.96×10-9、2.58×10-9.小李应该选用的试剂是
Ba(OH)2(或NaOH溶液和BaCl2溶液)
Ba(OH)2(或NaOH溶液和BaCl2溶液)
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

(8分)(2011·广东模拟)已知一个碳原子上同时连有两个羟基时,易发生如下转化:

请根据下图回答:

(1)E中含有的官能团的名称是________,③的反应类型是________,C跟新制的氢氧化铜溶液反应的化学方程式为_______________________________________。

(2)已知B的相对分子质量为162,其燃烧产物中n(CO2)∶n(H2O)=2∶1。F是电脑芯片中的高分子光阻剂的主要原料,F的特点是:①能与FeCl3溶液发生显色反应;②能发生加聚反应;③苯环上的一氯取代物只有两种。F在一定条件下发生加聚反应的化学方程式为________。

(3)化合物G是F的同分异构体,它属于芳香族化合物,能发生银镜反应。G可能有________种结构,写出其中任意一种同分异构体的结构简式_____________________。

 

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(2)已知B的相对分子质量为162,其燃烧产物中n(CO2) ∶n(H2O)=2 ∶1。F是电脑芯片中的高分子光阻剂的主要原料,F的特点是:①能与FeCl3溶液发生显色反应;②能发生加聚反应;③苯环上的一氯取代物只有两种。F在一定条件下发生加聚反应的化学方程式为________。
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(2)已知B的相对分子质量为162,其燃烧产物中n(CO2) ∶n(H2O)=2 ∶1。F是电脑芯片中的高分子光阻剂的主要原料,F的特点是:①能与FeCl3溶液发生显色反应;②能发生加聚反应;③苯环上的一氯取代物只有两种。F在一定条件下发生加聚反应的化学方程式为________。

(3)化合物G是F的同分异构体,它属于芳香族化合物,能发生银镜反应。G可能有________种结构,写出其中任意一种同分异构体的结构简式_____________________。

 

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