题目内容
【题目】甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料。工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-58 kJ/mol
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41 kJ/mol
回答下列问题:
(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:
化学键 | H-H | C-O | C O | H-O | C-H |
E/(kJ.mol-1) | 436 | 343 | 1076 | 465 | x |
则x=_________。
(2)若T℃时将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中发生反应②,测得H2的物质的量随时间变化如图中状态Ⅰ(图中实线)所示。图中数据A(1,6)代表在1min时H2的物质的量是6mol。
①T℃时状态Ⅰ条件下,0~3min内CH3OH的平均反应速率v=_____________mol/(L·min),平衡常数K=____;
②其他条件不变时,仅改变某一条件后测得H2的物质的量随时间变化如图中状态Ⅱ所示,则改变的条件可能是_______;
③其他条件不变,仅改变温度时,测得H2的物质的量随时间变化如图中状态Ⅲ所示,则状态Ⅲ对应的温度________(填“>”“<”或“=”)T℃;
④若状态Ⅱ的平衡常数为K2,状态Ⅲ的平衡常数为K3,则K2____(填“>”“<”或“=”)K3;
⑤一定温度下,此反应在恒容容器中进行,能判断该反应达到化学平衡状态依据的是_____。
a.容器中压强不变 b.甲醇和水蒸气的体积比保持不变
c.v正(H2)=3v逆(CH3OH) d.2个C=O断裂的同时有6个H—H断裂
【答案】 413 0.28 0.5 增大压强 > > a c
【解析】试题分析:(1)根据盖斯定律:反应③+反应①=反应②,故△H=△H2-△H3=-58kJmol-1-(+41kJ.mol-1)=-99kJ.mol-1,反应热=反应物总键能-生成物总键能,故
△H1=1076kJ.mol-1+2×436kJ.mol-1-(3×x+343+465)kJ.mol-1=-99kJ.mol-1,解得:x=413;
(2)①有图表可知,3min时H2的物质的量为3mol,则H2变化物质的量为5mol,CH3OH的变化物质的量为,0~3min内CH3OH的平均反应速率v==0.28mol/(L·min);8min后反应达到平衡状态,此时H2的物质的量为2mol,变化物质的量为6mol,此时平衡状态中CO2的物质的量为4mol,CH3OH的物质的量为2mol,H2O(g)的物质的量为2mol,此时平衡常数K==0.5;
②状态Ⅱ反应速率增大,转化的氢气的物质的量多,因增大压强平衡正向移动,故应是增大压强;
③状态Ⅲ反应速率增大,但转化的氢气的物质的量少,应是升高温度,因该反应放热,升高温度平衡逆向移动,不利于氢气的转化,故状态Ⅲ对应的温度>T℃;
④状态Ⅱ与状态I相同温度下发生的反应;状态Ⅲ是升高温度,温度升高平衡逆向移动,平衡常数减小,则K2>K3;
(5)a.因气态反应物与气态生成物的系数和不等,则容器中压强不变时,是平衡状态,故a正确;b.随着反应的进行,甲醇和水蒸汽的体积比可能始终保持不变,则不一定是平衡状态,故b错误;c.当v正(H2)=3v逆CH3OH) 时,反应达到平衡状态,故b正确;d.C=O断裂和H—H断裂都说明反应正向进行,不能说明是平衡状态,故d错误;答案为ac。
【题目】中国环境监测数据显示,颗粒物(PM2.5等)为雾霾过程中影响空气质量最显著的污染物,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题:
Ⅰ.改变煤的利用方式可减少环境污染,通常可将水蒸气通过红热的碳得到水煤气。
(1)煤气化过程中产生的有害气体H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收,该反应的离子方程式为
(已知:H2S:Ka1=1.3×10-7,Ka2=7.1×10-15;H2CO3:Ka1=4.4×10-7,Ka2=4.7×10-11)
(2)现将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通人到体积为2L的恒容密闭容器中发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH,得到两组数据
实验组 | 温度℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡 所需时间/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
该反应的H 0(填“<”或“>”);若在7500C时,另做一组实验,在2L的恒容密闭容器中加入lmol CO,3mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2,则此时正 逆(填“<”,“>”,“=”)。
(3)一定条件下,某密闭容器中已建立A(g)+B(g) C(g)+D(g)/span> △H>0的化学平衡,其时间速率图像如图,下列选项中对于t1时刻采取的可能操作及其平衡移动情况判断正确的是
A.减小压强,同时升高温度,平衡正向移动
B.增加A(g)浓度,同时降低温度,平衡不移动
C.保持容器温度压强不变通入稀有气体,平衡不移动
Ⅱ.压缩天然气(CNG)汽车的优点之一是利用催化技术将NOx转变成无毒的CO2和N2。
①CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1<0
②CH4(g) +2NO2(g)N2(g) +CO2(g) +2H2O(g) △H2<0
(4)收集某汽车尾气经测量NOx的含量为1.12%(体积分数),若用甲烷将其完全转化为无害气体,处理1×104L(标准状况下)该尾气需要甲烷30g,则尾气中V (NO)︰V (NO2)= 。
(5)在不同条件下,NO的分解产物不同。在高压下,NO(即X)在40℃下分解生成两种化合物(即Y、Z),体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图所示。写出Y和Z的化学式:
(6) 某研究性学习小组,为研究光化学烟雾消长规律,在一烟雾实验箱中,测得烟雾的主要成分为RH(烃)、NO、NO2、O3、PAN(CH3COOONO2),各种物质的相对浓度随时间的消失,记录于右图,根据图中数据,下列推论,最不合理的是
A.NO的消失的速率比RH快
B.NO生成NO2
C.RH及NO2可以生成PAN及O3
D.O3生成PAN