题目内容

【题目】碳及其化合物在化工生产中有着广泛的应用。

I.为解决大气中CO2的含量增大的问题,某科学家提出如下构想:把工厂排出的富含CO2的废气经净化吹入碳酸钾溶液吸收,然后再把CO2从溶液中提取出来,在合成塔中经化学反应使废气中的CO2转变为燃料甲醇。部分技术流程如下:

1)吸收池中反应的化学方程式为K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3H<0。该反应为可逆反应,从平衡移动原理分析,低温有利于提高原料气的平衡转化率。而实际生产中采用300℃的温度,其原因是 _____________________________________________

2)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H1=-890.3kJ/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H2=-571.6kJ/mol

如将CO2H21:4的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。写出CO2(g)H2(g)反应生CH4(g)与液态水的热化学方程式_____________

II.某兴趣小组模拟工业合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在容积固定为2L的密闭容器中充入1mol CO2mol H2,加入合适的催化剂(催化剂体积忽略不计)后开始反应。测得容器内的压强随时间变化如下:

时间/min

0

5

10

15

20

25

压强/Mpa

12.6

10.8

9.5

8.7

8.4

8.4

1)从反应开始到20min时,以CO表示反应速率为___________________

2)下列描述能说明反应达到平衡_______

A.装置内COH2的浓度比值不再改变

B.容器内气体的平均摩尔质量保持不变

C.容器内气体的压强保持不变

D.容器内气体密度保持不变

3)该温度下平衡常数K=_______,若达到平衡后加入少量CH3OH(g),此时平衡常数K值将_________ (增大减小不变”)

4)该反应达到平衡后,再向容器中充入1mol CO2mol H2,此时CO的转化率将_____(增大减小不变”)

【答案】提高反应速率 增大催化剂催化活性 CO2(g) +4H2(g)=CH4(g) +2H2O(l) H=-252.9kJ·mol-1 0.0125mol·L-1·min-1 BC 4 不变 增大

【解析】

I1)根据工艺流程可知,合成塔内反应是氢气与二氧化碳反应生成甲醇和水;工业生产条件选择要考虑转化率、反应速率、对催化剂的影响、材料、成本等多方面综合考虑;

(2)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H1=-890.3kJ/mol,②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H2=-571.6kJ/mol,根据盖斯定律构造目标热化学方程式;

II. (1)从反应开始到20min时,设CO的浓度变化量是xCO(g)+2H2(g)CH3OH(g),利用三段式进行分析;

(2)反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,以及其它物理量的变化情况,可由此进行判断;

(3)平衡常数是利用平衡状态下生成物浓度幂次方乘积除以反应物浓度的幂次方乘积得到;平衡常数随温度变化;

(4)该反应达到平衡后,再向容器中充入1molCO22molH2,相当于增大平衡压强,平衡向气体体积减小的方向进行。

I1)温度影响催化剂的活性,除考虑温度对反应速率的影响外,还主要考虑了催化剂的催化活性,无论是否加入催化剂,反应热都不变,只与反应物与生成物有关,

故答案为:提高反应速率;增大催化剂催化活性;

(2)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H1=-890.3kJ/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H2=-571.6kJ/mol

CO2(g)H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式可

根据盖斯定律②×2①得CO2(g) +4H2(g)=CH4(g) +2H2O(l) H=-252.9kJ·mol-1

故答案为:CO2(g) +4H2(g)=CH4(g) +2H2O(l) H=-252.9kJ·mol-1

II. (1)从反应开始到20min时,设CO的浓度变化量是x

根据反应前后压强之比等于物质的量之比,则,解得x=0.25mol/L,从反应开始到20min时,CO表示的平均反应速率v=c÷t=0.25mol/L÷20min=0.0125mol/(Lmin)

故答案为:0.0125mol·L-1·min-1

(2)反应是气体体积减小的放热反应,依据平衡移动原理分析判断

A.开始充入 1mol CO2mol H2,浓度之比等于化学计量数之比,转化的一氧化碳和氢气的浓度之比等于化学计量数之比,所以任意时刻COH2的浓度比值不会改变,不能说明反应达到平衡状态,故A错误;

B.容器内气体的平均相对分子质量数值上等于气体的平均摩尔质量等于总质量除以总物质的量,质量是守恒的保持不变,但是n变化,当气体的平均摩尔质量不变了,证明达到平衡,故B正确;

C.反应是前后气体体积变化的反应,容器中气体的压强保持不变,证明达到了平衡,故C正确;

D.该反应在恒容条件下进行,反应前后气体质量守恒,所以反应过程中密度始终保持不变,所以密度不变不能说明反应达到平衡状态,故D错误;

故答案为:BC

(3)从反应开始到20min时,设CO的浓度变化量是x

根据反应前后压强之比等于物质的量之比,则,解得x=0.25mol/LK=0.25÷(0.25×0.52)=4,平衡常数随温度变化,若达到平衡后加入少量CH3OH(g),此时平衡常数K值将不变,

故答案为:4;不变;

(4) CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),该反应达到平衡后,再向容器中充入1mol CO2mol H2,相当于增大平衡压强,平衡正向进行,CO的转化率将增大,

故答案为:增大。

练习册系列答案
相关题目

【题目】亚硝酸钠(NaNO2)外观酷似食盐且有咸味,是一种常用的发色剂和防腐剂但使用过量会使人中毒。某学习小组针对亚硝酸钠设计了如下实验

制取NaNO2

设计的制取装置如下图夹持装置略去):

该小组先查阅资料知:①2NO+Na2O2 =2NaNO2;2NO2+Na2O2 =2NaNO3

②NO能被酸性高锰酸钾氧化为NO3

(1)装置A中用于盛放稀硝酸的仪器名称为_______________装置A中发生主要反应的离子方程式为_____________________________

(2)装置D的作用是_____________________________

(3)若无装置B,则进入装置D中的气体除N2、NO外还可能有_____________________________

(4)甲同学检查装置气密性后进行实验发现制得的NaNO2中混有较多的NaNO3杂质。下列可以提高NaNO2纯度的方案是____________(填字母)。

a.B中的药品换为碱石灰 b.将稀硝酸换为浓硝酸

C.实验开始前通一段时间CO2 d.在装置A、B之间增加盛有水的洗气瓶

测定制得样品中NaNO2的含量

(5)该实验中需配制KMnO4标准溶液并酸化应选择_______(填化学式)来酸化KMnO4溶液。

(6)已知在酸性溶液中,NO2-可将MnO4-还原为Mn2+。为测定样品中亚硝酸钠的含量该小组称取4.0 g样品溶于水配制成250 mL溶液25.00 mL溶液于锥形瓶中0.100 mol·L-1的酸性KMnO4 溶液进行滴定消耗20.00 mL酸性KMnO4溶液。滴定过程中酸性KMnO4溶液的作用是_______________所得样品中NaNO2的质量分数为______________

【题目】氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱,以及生产ClO2 和氯的含氧酸盐(NaClONaClO3)等系列化工产品。

1)写出氯碱工业中电解饱和食盐水的离子方程式:________________;某学习小组为了测定电解后所得溶液NaOH的浓度,设计了如下实验操作步骤:

①取电解后的溶液10.00mL,加水稀释至100mL

②量取20.00mL于洁净的锥形瓶,滴加23滴酚酞试剂;

③用浓度为0.1010mo/L的标准HCl滴定至终点并记录滴定管的读数为25.00mL

请回答有关问题

①步骤①可能用到的仪器除移液管外,还有_______________

②滴定终点的现象是____________,此溶液中c(Na+)______c(Cl-)(”)

③下列操作可能导致所得浓度偏大的是______________

a. 锥形瓶用待测溶液润洗 b.碱式滴定管用待测液润洗

c. 滴定管滴定前有气泡,滴定后无气泡 d. 滴定终点俯视读数

④该实验设计存在的明显不足的是____________

2)已知:H2SO3Ka11.54×10–2Ka21.02×10–7HClOKa2.95×10–8

①室温下,0.1 mol·L–1 NaClO溶液的pH_____ 0.1 mol·L–1 Na2SO3溶液的pH。(填大于小于等于

②写出一种可以证明NaHSO3溶液中HSO3的电离程度大于HSO3水解程度的方法:_____

3)二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂,实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2

电解时发生反应的化学方程式为_______________________,溶液X的溶质主要是__________

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网