题目内容
【题目】(13分)日常生活、生产中甲烷既是重要的清洁能源也是一种重要的化工原料。
(1)下图是CH4/H2O体系放氢焓变示意图:
则CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H= 。
(2)合成气(CO、H2)是一种用途相当广泛的化工基础原料,常被用来合成很多有机物,如甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)等。
①在压强为0.1MPa条件下,物质的量之比为1:3的CO、H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H<0。若容器体积不变,改变下列条件新平衡下甲醇体积分数增大的是 (填字母)。
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入N2使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
②二甲醚被誉为“21世纪的清洁燃料”。一定条件下利用H2、CO合成CH3OCH3。其反应方程式为:3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的平衡常数表达式为 。最近研究发现一种新型的催化剂(主要成分是Cu、Mn的合金)对CO和H2合成二甲醚具有较好的催化效率。根据如图判断,催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。
③以甲醇为原料是合成二甲醚的又一途径:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)。一定温度下,向2L某容器中充入一定量的CH3OH,10s到达平衡后测得CH3OH 0.04mol,CH3OCH3 0.08mol,则用甲醇表示反应在10s内的平均反应速率为 ,相同条件下起始时向该容器中充入CH3OH 0.15mol、CH3OCH3 0.15mol、和H2O 0.10mol,则反应将向 方向进行(填“正反应”或“逆反应”)。
【答案】
(1)+123.8 kJ/mol
(2)①D;②K=;2.0;③0.008 mol/(L·s);正反应
【解析】
试题分析:(1)根据图示有①CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) △H=+206.2kJ/mol
②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+165.0kJ/mol
将②×2-①得:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=2×(+165.0kJ/mol)-(+206.2kJ/mol)=+123.8kJ/mol,故答案为:+123.8kJ/mol;
(2)①A.升高温度,平衡向逆反应方向移动,甲醇体积分数减小,错误;B.将CH3OH(g)从体系中分离出来,平衡正向移动,但甲醇体积分数不变,错误;C.充入N2使体系总压强增大,平衡不一定,甲醇体积分数不变,错误;D.再充入1mol CO和3mol H2,相当于增大压强,平衡正向移动,甲醇体积分数增大,正确;故选D。
②根据3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的平衡常数表达式为K=,根据图像可知,催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2时最有利于二甲醚的合成,故答案为:K=;2.0;
③ 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始(mol) a 0 0
反应(mol) 0.04 0.08 0.08
平衡(mol) 0.04 0.08 0.08
v(CH3OCH3)===0.004mol/(L·s),则v(CH3OH)=2v(CH3OCH3)=0.008mol/(L·s),Qc==<K=,反应正向进行,故答案为:0.008mol/(L·s);正反应。
【题目】(1)氨的水溶液显弱碱性,其原因为___________________(用离子方程式表示),0.1的氨水中加入少量的NH4Cl固体,溶液的pH________(填“升高”或“降低”);若加入少量的明矾,溶液中的NH4+的浓度__________(填“增大”或“减小”);
(2)25℃,在0.10molL-1H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
①pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)=_______ molL-1;
②某溶液含0.020molL-1Mn2+、0.10molL-1H2S,当溶液pH=_______时,Mn2+开始沉淀.[已知:Ksp(MnS)=2.8×10-13]。
(3)25℃,两种酸的电离平衡常数如下表。
Ka1 | Ka2 | |
H2SO3 | 1.3×10-2 | 6.3×10-8 |
H2CO3 | 4.2×10-7 | 5.6×10-11 |
①HSO3-的电离平衡常数表达式K=___________________;
②0.10molL-1Na2SO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为___________________;
③H2SO3溶液和NaHCO3溶液反应的离子方程式为___________________;
(4)银是一种贵金属,古代常用于制造钱币及装饰器皿,现代在电池和照明器材等领域亦有广泛应用。久存的银器皿表面会变黑,失去银白色的光泽,原因是___________________,已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,若向5mL0.018molL-1的AgNO3溶液中加入5mL0.020molL-1的盐酸,混合后溶液中的Ag+的浓度为_______molL-1,pH为__________。