题目内容
【题目】研究CO2与CH4的反应使之转化为CO和H2，对减缓燃料危机，减少温室效应具有重要的意义。
(1)已知CH4(g)＋CO2(g)
2CO(g)＋2H2(g) △H＝＋248kJ·mol－1、△S＝310J mol-1·K-1，该反应能自发进行的温度范围为____________________。
(2)在密闭恒容容器中通入物质的量浓度均为0.1 mol·L－1的CH4与CO2，在一定条件下发生反应
CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①工业生产时一般会选用P4和1250℃进行合成，请解释其原因__________________________。
②在压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡点X，则用CO表示该反应的速率为________________，该温度下，反应的平衡常数为_____________________(保留3位有效数字)。
(3) CO和H2在工业上还可以通过反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2 (g)来制取，在恒温恒容下，如果从反应物出发建立平衡，可认定已达平衡状态的是________________________。
A．体系压强不再变化 B．H2、CO和H2O的物质的量之比为1:1:1
C．混合气体的密度保持不变 D．气体平均相对分子质量保持不变
(4) 甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL 1mol·L -1食盐水,电解一段时间后,收集到标准状况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)。
①甲烷燃料电池的负极反应式: _____________________________________________
②电解后溶液的pH= __________________________(忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)。
③阳极产生气体的体积在标准状况下是 __________________L
【答案】大于800K 较大的压强和温度能加快合成速率，提高生产效率 0.032mol·L－1·min－1 1.64 ACD CH4 +2H2O -8e-=CO2 +8H+ 14 1.68
【解析】
(1)根据
计算反应能自发进行的温度范围；(2) ①工业生产要既要考虑反应的限度又要考虑反应速率；②利用“三段式”计算反应速率和平衡常数。(3)根据平衡标志分析；(4) ①酸性条件下，甲烷在负极失电子发生发生氧化反应，生成二氧化碳和氢离子；②食盐水中的氯化钠的物质的量是0.1mol，若按电解食盐水的化学方程式
，当生成0.1mol氢气时，消耗0.2mol氯化钠，氯化钠不足，所以先电解饱和食盐水，后电解水。③根据得失电子守恒计算阳极产生气体的体积。
(1)根据，
反应能自发进行，所以
反应能自发进行；(2) ①较大的压强和温度能加快合成速率，提高生产效率，所以工业生产时选用P4和1250℃进行CH4(g)＋CO2(g)
2CO(g)＋2H2(g)反应。②
CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)
初始 0.1 0.1 0 0
转化 0.08 0.08 0.16 0.16
平衡 0.02 0.02 0.16 0.16
用CO表示该反应的速率为
0.032mol·L－1·min－1 ；该温度下，反应的平衡常数为
1.64 ； (3) A．该反应前后气体系数和是变量，所以气体总压强是变量，若体系压强不再变化，一定达到平衡状态，故选A； B．H2、CO和H2O的物质的量之比为1:1:1时，不一定不再改变，所以反应不一定达到平衡状态，故不选B； C．根据
，气体质量是变量，所以密度是变量，混合气体的密度保持不变，一定达到平衡状态，故选C ； D．反应正向进行，气体平均相对分子质量减小，平均相对分子质量是变量，所以气体平均相对分子质量保持不变，一定达到平衡状态，故选D。(4) ①酸性条件下，甲烷在负极失电子发生发生氧化反应，生成二氧化碳和氢离子，负极反应式是CH4 +2H2O -8e-=CO2 +8H+；②食盐水中的氯化钠的物质的量是0.1mol，若按电解食盐水的化学方程式，当生成0.1mol氢气时，消耗0.2mol氯化钠，氯化钠不足，所以电解食盐水开始是Cl-和H+放电，Cl-放电完毕后是OH－放电。0.1mol氯化钠生成氢氧化钠的物质的量是0.1mol，氢氧化钠的浓度是
，PH=14；③根据②的分析，阳极先生成0.05mol的氯气，再生成氧气，根据得失电子守恒，生成氧气0.025mol，所以标准状况下的体积是1.68L。
【题目】氯化苄(C6H5CH2Cl)为无色液体，是一种重要的有机化工原料。现在实验室模拟工业上用甲苯与干燥氯气在光照条件下加热反应合成氯化苄、分离出氯化苄并检验样品的纯度，其装置(夹持装置略去)如图所示：
回答下列问题：
(1)仪器E的名称是_____________；其作用是_______________________________________。
(2)装置B中的溶液为___________________。
(3)用恒压滴液漏斗代替分液漏斗的优点是__________________________________________。
(4)装置A中反应的离子方程式为__________________________________________________。
(5)反应结束后，关闭K1和K2，打开K3，加热三颈烧瓶，分馏出氯化苄，应选择温度范围为______℃。
物质 | 溶解性 | 熔点（℃） | 沸点（℃） |
甲苯 | 极微溶于水，能与乙醇、乙醚等混溶 | －94.9 | 110 |
氯化苄 | 微溶于水，易溶于苯、甲苯等有机溶剂 | －39 | 178.8 |
二氯化苄 | 不溶于水，溶于乙醇、乙醚 | －16 | 205 |
三氯化苄 | 不溶于水，溶于乙醇、乙醚和苯 | －7 | 220 |
(6)检测氯化苄样品的纯度：
①称取13.00g样品于烧杯中，加入50.00mL 4 molL－1 NaOH水溶液，水浴加热1小时，冷却后加入35.00mL 40% HNO3，再将全部溶液转移到容量瓶中配成100mL溶液。取20.00mL溶液于试管中，加入足量的AgNO3溶液，充分振荡，过滤、洗涤、干燥，称量固体质量为2.87g，则该样品的纯度为_____%(结果保留小数点后1位)。
②实际测量结果可能偏高，原因是__________________________________________________。
