题目内容
【题目】(Ⅰ)工业上通常采用CO(g)和H2(g)催化合成甲醇CH3OH(g)。
(1)已知在某温度和压强下:
①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H= -566.0 kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H= - 483.6 kJ·mol-1
③2CH3 OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2 O(g) △H= -1275.6 kJ·mol-1
则在相同的温度和压强下,CO(g)与H2(g)合成CH3OH(g)的热化学方程式是_________________________________________________________。
(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在容积固定为2L的密闭容器内充入1 molCO和 2 molH2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在250°C开始反应,甲醇的物质的量的变化如下:
反应时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
甲醇/mol | 0 | 0.22 | 0.36 | 0.45 | 0.5 | 0.5 |
则从反应开始到20min时,以CO表示的平均反应速率=_________________,该温度下平衡
常数K=________________,若升高温度则K值__________(填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是________________;
A.2 v (H2)正= v (CH3OH)逆 B.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
C.容器中气体的压强保持不变 D.单位时间内生成 n molCO 的同时生成 2n molH2
(Ⅱ)回答下列问题:
(1)体积均为100mL pH=2的CH3COOH与一元酸HX,加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示,则Ka(HX) ______ Ka(CH3COOH)(填>、<或=)
(2)25℃时,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,若测得pH=6,则溶液中C(CH3COO)- c(Na+)=________mol·L-1(填精确值)。
【答案】 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H= -128.8 KJ/mol 0.0125mol/(L·min) 4 (mol/L)-2 减小 B C > 9.9×10-7
【解析】试题分析:(Ⅰ)(1)根据盖斯定律书写CO(g)与H2(g)合成CH3OH(g)的热化学方程式;(2)根据 计算反应速率;利用“三段式”计算平衡常数;正反应放热,升高温度平衡逆向移动;(3)根据化学平衡特征分析;(Ⅱ)(1)酸性越弱稀释相同倍数PH变化越小;(2)根据电荷守恒计算;
解析:(Ⅰ)(1)①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H= -566.0 kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H= - 483.6 kJ·mol-1
③2CH3 OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2 O(g) △H= -1275.6 kJ·mol-1
根据盖斯定律①+②-③
得 CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H= -128.8 KJ/mol;
(2)
根据图表数据,20min时甲醇的浓度为0.25mol/L,则消耗CO的浓度是0.25mol/L,v(CO)= 0.0125mol/(L·min);平衡常数K=
;正反应放热,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小;
(3)A.平衡状态时,正逆反应速率比等于系数比,2 v (H2)正= v (CH3OH)逆时正逆反应速率比不等于系数比,所以不是平衡状态; B.根据质量守恒定律气体质量不变,气体物质的量是变量,根据 ,平均摩尔质量是变量,容器内气体的平均摩尔质量保持不变一定平衡;C.容器体积不变、容器内气体的物质的量是变量,所以压强是变量,容器中气体的压强保持不变一定平衡; D.单位时间内生成 n molCO 的同时生成 2n molH2,都是表示逆反应速率,反应不一定平衡。故选BC;
(Ⅱ)回答下列问题:(1)酸性越弱稀释相同倍数pH变化越小,根据提示,稀释相同倍数HX的PH变化大于CH3COOH,所以Ka(HX)> Ka(CH3COOH);
(2)25℃时,pH=6的溶液中 、
,根据电荷守恒CH3COOH与CH3COONa的混合溶液, C(CH3COO) + C(OH)= c(Na+)+ c(H+),C(CH3COO) - c(Na+)= c(H+)-C(OH)=
=9.9×10-7。
【题目】无水硫酸铜是一种重要的化学试剂,工业上用低品位钢矿(合CuS、Cu2S、CuO,以及FeO、Fe2O3、SiO2等杂质)制备无水硫酸铜的流程如下图所示:
(NH4)2SO4、CuSO4的溶解度(g)部分数据如下表所示:
温度 | 10℃ | 20℃ | 30℃ | 40℃ | 50℃ | 60℃ | 100℃ |
S(CuSO4)/g | 17 | 20.7 | 24.4 | 28.5 | 33.6 | 40 | 77 |
S[(NH4)SO4]/g | 73 | 75.4 | 78.1 | 81.0 | 84.5 | 87.8 | 102 |
(1)氧化与浸取过程中发生的反应之一为Cu2S被MnO2氧化时有一种非全属单质生成,则该反应的离子方程式为____________,滤渣1的主要成分是__________(填化学式),除铁时加入CuO能得到滤渣2的原理是__________________。
(2)除铁后,为了判断滤液中是否有Fe3+残留,请设计实验方案:__________。
(3)沉锰时还有一种酸性气体生成,则沉锰时发生反应的离子方程式为___________。(已知pH=8.8时,Mn2+开始沉淀)。
(4)为了从料液1中尽可能多地析出粗胆矾,操作a的内容是__________(填名称)。
(5)工业上利用上述原理制备胆矾。已知:298K时,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38。离子浓度小于1×10-5mol/L时表明该离子已完全沉淀。常温下,若某溶液中c(Cu2+)=2.2 mol/L,c(Fe3+)=O.001mol/L,加入氧化铜除铁时,调节溶液pH范围为________(lg5=0.7)。