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(1)向合成塔中按1:4的物质的量之比充入N2、H2进行氨的合成,图A为T0C时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(P)的关系图.
①写出工业上合成氨的化学方程式
| ||
| 高温高压 |
| ||
| 高温高压 |
②图A中氨气的体积分数为15.00%时,H2的转化率=
③图B中T=500°C,温度为4500C对应的曲线是
④由图象知,增大压强可提高原料的利用率,从生产实际考虑增大压强需解决的问题是
(2)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的热化学方程式为:
CH4(g)+H2O
(3)一定温度下,在2L容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如下表
| 时间/min | CH4(mol) | H20( mol) | CO (mol) | H2 (mol) |
| 0 | 0.40 | 1.00 | 0 | 0 |
| 5 | X1 | X2 | X3 | 0.60 |
| 7 | Y1 | Y2 | 0.20 | Y3 |
| 10 | 0.21 | 0.81 | 0.19 | 0.62 |
前5min平均反应速率v(CH4)=
②反应在7~10min之间,CO的物质的量减少的原因可能是
a?减少CH4 b?降低温度c?增大压强d?充入H2
③若保持温度不变,向1L容器中起始充入0.15mol CH4.0.45mol H2O.
(1)实验中除了托盘天平(带砝码)、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、药匙外,还需要的仪器有
(2)根据计算得知,需称取NaOH固体的质量为
(3)配制过程中有几个关键的步骤和操作如图1所示,将实验步骤A-F按实验过程先后次序排列
(4)配制一定物质的量浓度溶液的实验中,下列操作会导致溶液浓度偏高的是
A.在托盘天平的两托盘中分别放等质量的纸,称取NaOH固体
B.将NaOH固体在烧杯中溶解后迅速小心转移至容量瓶中
C.定容时不小心加水超过了刻度线,此时迅速用胶头滴管吸出一些
D.定容时仰视容量瓶刻度线
Ⅱ.阅读、分析下列两个材料:
材料一:如图2
材料二:
| 物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 密度/g?cm-3 | 溶解性 | 乙二醇C2H6O2 | -11.5 | 198 | 1.11 | 易溶于水和乙醇 | 丙三醇C3H8O3 | 17.9 | 290 | 1.26 | 能跟水、酒精以任意比互溶 |
A.蒸馏法B.萃取法C.“溶解、结晶、过滤”的方法D.分液法
(1)将纯碱从氯化钠和纯碱的混合物中分离出来,最好应用
(2)将乙二醇和丙三醇相互分离的最佳方法是
Ⅲ.有一固体粉末,其中可能含有Na2CO3、NaCl、Na2SO4、CuCl2、Ba(NO3)2、K2CO3中的一种或几种,现按下列步骤进行实验.
(1)将该粉末溶于水得无色溶液和白色沉淀.
(2)在滤出的沉淀中加入稀硝酸,有部分沉淀溶解,同时产生无色气体.
(3)取滤液做焰色反应,火焰呈黄色,透过蓝色的钴玻璃观察,未见火焰呈紫色.由上述现象推断:该混合物中一定含有
(12分)能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);ΔH
(1)已知,该反应在300℃,5MPa条件下能自发进行,则ΔH 0,△S 0 (填“<,>或=”)。
(2)在300℃,5MPa条件下,将0.20mol的 CO与0.58mol H2的混合气体充入2L密闭容器发生反应,反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
①在0~2min内,以H2表示的平均反应速率为 mol·L-1·s-1。
②列式计算300℃时该反应的平衡常数K = 。
③300℃时,将0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 molCH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时反应将 。
A.向正方向移动 B.向逆方向移动 C.处于平衡状态 D.无法判断
④下列措施可增加甲醇产率的是
A.压缩容器体积 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入0.20mol CO和0.58mol H2
(3)若其它条件不变,使反应在500℃下进行,在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图。
【解析】(1)根据反应的特点可知△S小于0,因为反应在300℃,5MPa条件下能自发进行,所以根据△G=△H-T·△S可知反应是放热反应。
(2)①反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,根据图像可知反应进行到2min时甲醇
的浓度不再发生变化,平衡时甲醇的物质的量是0.04mol,则消耗氢气是0.08mol,所以在0~2min
内,以H2表示的平均反应速率为
。
②平衡时氢气的浓度是
,CO的平衡浓度是
,所以该温度下的平衡常数为
。
③300℃时,将0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 molCH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时它们的浓度分别为0.25mol/L、0.50mol/L、、0.50mol/L,因为
>4,所以反应向逆反应方向移动。
④压缩体积,压强增大,平衡向正反应方向移动。选项B是降低生成物浓度,平衡也向正反应方
向移动。充入He,使体系总压强增大,但物质但浓度没有变化,所以平衡不移动。再充入0.20mol
CO和0.58mol H2,相当于增大体系的压强,平衡向正反应方向移动,所以答案是ABD。
(3)因为反应是放热反应,所以升高温度平衡向逆反应方向移动,但反应速率会加快,所以图
像为
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(12分)能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g);ΔH
(1)已知,该反应在300℃,5MPa条件下能自发进行,则ΔH 0,△S 0 (填“<,>或=”)。
(2)在300℃,5MPa条件下,将0.20mol的 CO与0.58mol H2的混合气体充入2L密闭容器发生反应,反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
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①在0~2min内,以H2表示的平均反应速率为 mol·L-1·s-1 。
②列式计算300℃时该反应的平衡常数K = 。
③300℃时,将0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时反应将 。
A.向正方向移动 B.向逆方向移动 C.处于平衡状态 D.无法判断
④下列措施可增加甲醇产率的是
A.压缩容器体积 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入0.20mol CO和0.58mol H2
(3)若其它条件不变,使反应在500℃下进行,在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图。
【解析】(1)根据反应的特点可知△S小于0,因为反应在300℃,5MPa条件下能自发进行,所以根据△G=△H-T·△S可知反应是放热反应。
(2)①反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,根据图像可知反应进行到2min时甲醇
的浓度不再发生变化,平衡时甲醇的物质的量是0.04mol,则消耗氢气是0.08mol,所以在0~2min
内,以H2表示的平均反应速率为
。
②平衡时氢气的浓度是
,CO的平衡浓度是
,所以该温度下的平衡常数为
。
③300℃时,将0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 mol
CH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时它们的浓度分别为0.25mol/L、0.50mol/L、、0.50mol/L,因为
>4,所以反应向逆反应方向移动。
④压缩体积,压强增大,平衡向正反应方向移动。选项B是降低生成物浓度,平衡也向正反应方
向移动。充入He,使体系总压强增大,但物质但浓度没有变化,所以平衡不移动。再充入0.20mol
CO和0.58mol H2,相当于增大体系的压强,平衡向正反应方向移动,所以答案是ABD。
(3)因为反应是放热反应,所以升高温度平衡向逆反应方向移动,但反应速率会加快,所以图
像为
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