题目内容
(本题16分)降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为研究的主要课题。
(1)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH =-1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH =-566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式: 。
(2)在容积为2L的密闭容器中,充入2mol CO2和6mol H2,在温度500℃时发生反应:
CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) △H<0。CH3OH的浓度随时间变化如图。回答有关问题:
①从反应开始到20分钟时,H2的平均反应速率v(H2)=_________________。
②从30分钟到35分钟达到新的平衡,改变的条件可能是 。
A. 增大压强 B.加入催化剂 C.升高温度 D.增大反应物的浓度
③列式计算该反应在35分钟达到新平衡时的平衡常数(保留2位小数)
④如果在30分钟时,再向容器中充入2mol CO2和6mol H2,保持温度不变,达到新平衡时,CH3OH的浓度____________1mol.L-1(填“>”、“<”或“=”)。
(3)一种原电池的工作原理为:2Na2S2 + NaBr3 Na2S4 + 3NaBr。用该电池为电源,以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解,使CO2在铜电极上可转化为甲烷。
①该电池负极的电极反应式为: 。
②电解池中产生CH4一极的电极反应式为: 。
(4)下图是NaOH吸收CO2后某种产物的水溶液在pH从0至14的范围内H2CO3、HCO3-、CO32-三种成分平衡时的组成分数。
下列叙述正确的是 。
A.此图是1.0 mol·L-1碳酸钠溶液滴定1.0 mol·L-1 HCl溶液的滴定曲线
B.在pH分别为6.37及10.25时,溶液中c(H2CO3)=c(HCO3-)=c(CO32-)
C.人体血液的pH约为7.4,则CO2在血液中多以HCO3-形式存在
D.若用CO2和NaOH反应制取NaHCO3,宜控制溶液的pH为7~9之间
31.答案(16分)
(1)CH3OH(l)+ O2(g) = CO(g) + 2H2O(l) ΔH=﹣442.8 kJ∕mol (2分)
(2)①0.15 mol/(L·min) (2分)
②D (2分) ③0.15 mol-2.L2(2分) ④> (2分)
(3)①2S22- - 2e-=S42- (2分) ②CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-(2分)
(4)CD (2分)
解析试题分析: (1)根据已知方程式和盖斯定律可得,甲醇不完全燃烧的化学方程式=(①-②+4×③)/2,所以方程式为CH3OH(l)+ O2(g) = CO(g) + 2H2O(l) ΔH=﹣442.8 kJ∕mol。
(2)①v(H2)=3 v(CH3OH)=0.075 mol/(L·min)
②从30分钟到35分钟的过程中,甲醇的浓度瞬间没有增大,而是逐渐增大,所以该时刻改变的条件不可能是增大压强;由于加催化剂不能改变甲醇的浓度,所一不可能是加入了催化剂;升高温度平衡左移,甲醇浓度减小,所以C错误;故只能是增大了反应物的浓度,使平衡逐渐右移,甲醇浓度逐渐增大,达到新的平衡,故选D。
③因为在35分钟时改变的条件是增大了反应物浓度,所以没有改变温度,所以达到新平衡时的平衡常数与原平衡常数相等,因此有: CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g)
初始浓度(mol/L): 1 3 0 0
转化浓度(mol/L): 0.5 1.5 0.5 0.5
平衡浓度(mol/L): 0.5 1.5 0.5 0.5
所以平衡常数K=c(CH3OH) c(H2O)/ c(CO2) c3(H2)=" 0.5×" 0.5 / 0.5× 1.53 ≈0.15 mol-2.L2 .
④在30min再充入等量的反应物,相当于增大了压强,平衡要正向移动,所以达到新平衡后甲醇的浓度比原来平衡时甲醇浓度的2倍还大,因此CH3OH的浓度大于1mol.L-1 。
(3)①从所给的原电池反应式可以看出S的化合价升高,所以Na2S2 做氧化剂在负极失去电子被还原,所以反应式为2S22- - 2e-=S42- 。
②电解池中由CO2生成CH4,可以看出生成甲烷的电极是阴极,发生还原反应,由于是碱性环境,所以式子中少O的一端生成OH-,所以电极反应式为:CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH- 。
(4)由图象可以看出,开始H2CO3浓度最大,CO32-浓度最小,图象为在碳酸中逐滴滴加氢氧化钠溶液的图象,故A错误; pH为6.37时,c(H2CO3)=c(HCO3-),pH=10.25时,c(HCO3-)=c(CO32-),但三者的浓度不相等,故B错误; pH为7.4时,HCO3-的最大,则当人体血液的pH约为7.4,则CO2在血液中多以HCO3-的形式存在,故C正确;溶液的pH为7~9之间时,溶液中的阴离子主要以HCO3-形式存在,所以溶液中的溶质主要为碳酸氢钠,故D正确;因此选CD。
考点:本题考查的是反应原理题。
Ⅰ.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究。下表是该实验小组研究影响H2O2分解速率的因素时记录的一组数据,将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15 ml 5%的H2O2溶液的大试管中,并用带火星的木条测试,结果如下:
MnO2 | 触摸试管情况 | 观察结果 | 反应完成所需的时间 |
粉末状 | 很烫 | 剧烈反应,带火星的木条复燃 | 3.5min |
块状 | 微热 | 反应较慢,火星红亮但木条未复燃 | 30min |
(1)写出大试管中发生反应的化学方程式: ,该反应是 反应(填放热或吸热)。
(2)实验结果表明,催化剂的催化效果与 有关。
Ⅱ.某可逆反应在某体积为5L的密闭容器中进行, 在从0—3分钟各物质的量的变化情况如图所示(A,B,C均为气体)。
(3)该反应的的化学方程式为 ;
(4)反应开始至2分钟时,B的平均反应速率为 。
(5)能说明该反应已达到平衡状态的是 。
a.v(A)= 2v(B) b.容器内压强保持不变
c.v逆(A)= v正(C) d.容器内混合气体的密度保持不变
(6)由图求得A的平衡时的转化率为 。
煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是 (填字母,下同)
A.容器中的压强不变
B.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
C.v正(CO)=v逆(H2O)
D.c(CO)=c(H2)
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实 验 组 | 温 度 /℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
H2O | CO | H2 | CO | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 2.4 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
①该反应的逆反应为 (填“吸”或“放”)热反应。
②若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3 min,则a、b应满足的关系是 (用含a、b的数学式表示)。
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2, 下列措施中能使 c(CH3OH)增大的是
A.升高温度
B.充入N2(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离出来
D.再充入0.5 mol CO2和1.5 mol H2
700 ℃时,向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g);反应过程中测定的部分数据见下表(表中t2>t1),下列说法正确的是
反应时间/min | n(CO)/mol | n(H2O)/mol |
0 | 1.20 | 0.60 |
t1 | 0.80 | |
t2 | | 0.20 |
A.反应在t1min内的平均速率为v(H2)=mol·L-1·min-1
B.保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 mol H2O,达到平衡时n(CO2)=0.40 mol
C.保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20 mol H2O,与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率增大,H2O的体积分数减小
D.温度升高至800 ℃,上述反应平衡常数为0.64,则正反应为吸热反应