题目内容
9.(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4L容器中通入6mol CO2、6mol CH4,发生如下反应:CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g).平衡体系中各组分的体积分数如表:
| 物质 | CH4 | CO2 | CO | H2 |
| 体积分数 | 0.1 | 0.1 | 0.4 | 0.4 |
②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJ•mol-1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=+2.8kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ•mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g)的△H=247.3kJ•mol-1.
(2)以二氧化钛表面覆盖的Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成为乙酸.
①在不同温度下,催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的变化关系如图所示.250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低.
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是增大反应压强、增大CO2的浓度.
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O.
(3)以CO2为原料可以合成多种物质.
①聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料,它是由CO2加聚而成的.写出聚碳酸酯的结构简式:
②以氢氧化钾水溶液作为电解质进行电解,CO2在铜电极上可转化为甲烷,电极反应式为CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-.
分析 (1)①先利用三段法求出各物质的物质的量,然后再根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积;
②根据盖斯定律来解答;
(2)①根据温度对催化剂活性的影响;
②根据外界条件对化学平衡的影响,平衡正向移动,反应物转化率增大;
③先将Cu2Al2O4拆成氧化物的形式:Cu2O•Al2O3,再根据氧化物与酸反应生成离子方程式,需要注意的是一价铜具有还原性;
(3)以①根据加聚反应的特征来解答;
②根据原电池原理,CO2在正极发生还原反应转化为甲烷,注意电解质溶液为碱性.
解答 解:(1)①CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g).
起始(mol) 6 6 0 0
反应(mol) x x 2x 2x
平衡(mol) 6-x 6-x 2x 2x
由CH4的体积分数为0.1,则$\frac{6-X}{12+2X}$=0.1,解得X=4,所以K=$\frac{{C}^{2}(CO){C}^{2}({H}_{2})}{C\\;(C{O}_{2})C(C{H}_{4})}$=$\frac{{2}^{2}×{2}^{2}}{0.5×0.5}$=64,
故答案为:64;
②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJ•mol-1 ①
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g)△H=2.8kJ•mol-1 ②
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ•mol-1 ③
根据盖斯定律,由①+②×2-③×2得,CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g)△H=-890.3kJ•mol-1+2.8kJ•mol-1×2+566.0kJ•mol-1×2=+247.3 kJ•mol-1,
故答案为:+247.3 kJ•mol-1;
(2)①温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低,所以温度升高而乙酸的生成速率降低,故答案:温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低;
②增大反应压强、增大CO2的浓度,平衡正向移动,反应物转化率增大,故答案为:增大反应压强、增大CO2的浓度;
③Cu2Al2O4拆成氧化物的形式:Cu2O•Al2O3,与酸反应生成离子方程式:3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O,
故答案为:3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O;
(3)①CO2发生加聚反应得到,故答案为:
;
②CO2在正极发生还原反应转化为甲烷,电极反应为:CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-,故答案为:CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-.
点评 本题主要考查了化学反应常数、化学平衡以及原电池原理的运用,难度不大,根据所学知识即可完成.
①C(s)+2H2(g)→CH4(g)△H1
②2C(s)+H2(g)→C2H2(g)△H2
③2C(s)+2H2(g)→C2H4 (g)△H3.
| A. | △H2>△H3>2△H1 | B. | △H1>△H2>△H3 | C. | △H2>△H1>△H3 | D. | △H3>△H2>2△Hl |
| 选项 | 气体 | A中试剂 | B中试剂 |
| A | SO2、CO2 | 酸性KMnO4溶液 | 品红溶液 |
| B | Cl2、HCl | 浓硫酸 | KI淀粉溶液 |
| C | NH3、CO2 | 浓硫酸 | 酚酞试液 |
| D | C2H4、CH4 | 酸性KMnO4溶液 | 溴的CCl4溶液 |
| A. | A | B. | B | C. | C | D. | D |
(1)“氯氧化法”是指在碱性条件下用Cl2将废水中的CN-氧化成无毒物质.写出该反应的离子方程式:5Cl2+2CN-+8OH-═10Cl-+N2↑+2CO2↑+4H2O.
(2)地康法制备氯气的反应为4HCl(g)+O2(g)$\frac{\underline{\;CuO/CuCl_{2}\;}}{400℃}$2Cl2(g)+2H2O(g)△H=-115.6kJ•mol-1,1molH-Cl、1molCl-Cl、1molO-O断裂时分别需要吸收431J、243kJ、489kJ的能量,则1molO-H断裂时需吸收的能量为460.65kJ.
(3)取ClO2消毒过的自来水(假定ClO2全部转化为Cl-)30.00mL,在水样中加入几滴K2CrO4溶液作指示剂,用一定浓度AgNO3溶液滴定,当有砖红色的Ag2CrO4沉淀出现时,反应达到滴定终点,测得溶液中CrO42-的浓度是5.00×10-3mol•L-1,则滴定终点时溶液中c(Cl-)=8.90×10-6mol/L.[已知:Ksp(AgCl)=1.78×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=2.00×10-12]
(4)在5个恒温、恒容密闭容器中分别充入4molClO2(g),发生反应:4ClO2)(g)?2Cl2O(g)+3O2(g)△H>0,测得ClO2(g)的部分平衡转化率如表所示.
| 容器编号 | 温度/ | 容器体积/L | ClO2(g)的平衡转化率 |
| a | T1 | V1=1L | 75% |
| b | T2 | V2 | |
| c | T3 | V3 | 75% |
| d | |||
| e |
①该反应中Cl2O是还原产物(填“还原产物”或“氧化产物”).
②T1℃时,上述反应的平衡常数K=25.63.
③V2>(填“>”、“<”或“=”)V3.
④d、c两容器中的反应与a容器中的反应均各有一个条件不同,a、d、e三容器中反应体系总压强随时间的变化如图所示,a、d、e三容器中ClO2的平衡转化率由大到小的排列顺序为e<a=d(用字母表示);与a容器相比,d容器中改变的一个实验条件是加入催化剂,其判断依据是ad图象中曲线变化可知,d反应速率增大,压强不变平衡点不变.
Ⅰ.若在20L的密闭容器中按物质的量之比1:2充入CO和H2,发生反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).测得平衡时CO的转化率随温度及压强的变化如图1所示.p2、195℃时,n(H2)随时间的变化如表所示.
| t/min | 0 | 1 | 3 | 5 |
| n(H2)/mol | 8 | 5 | 4 | 4 |
(2)你认为p1<p2;p2、195℃时,B点,v(正)<v(逆)(填“<”“>”或“=”).
(3)p2、195℃时,该反应的化学平衡常数为25.
Ⅱ.NH3(g)与CO2(g)经过两步反应生成尿素,两步反应的能量变化示意图如图2:
(1)NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的热化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-134kJ•mol-1.
(2)工业上合成尿素时,既能加快反应速率,又能提高原料利用率的措施有D(填序号).
A.升高温度 B.加入催化剂
C.将尿素及时分离出去 D.增大反应体系的压强.
(1)某温度下,2SO2(g)+O 2(g)═2SO3(g)△H=-197kJ/mol.开始时在10L的密闭容器中加入8.0mol SO2(g)和20.0mol O 2(g),当反应达到平衡时共放出394kJ的热量,该温度下的平衡常数K=0.56(mol/L)-1(保留两位有效数字),若升高温度时,K将减小(填“增大、减小或不变”).
(2)若体积不变的条件下,下列措施中有利于提高SO2的转化率条件是AC(填字母).
A.通入氧气 B.移出氧气 C.增大压强 D.减小压强 E.加入催化剂
(3)根据下表提供的不同条件下SO2的转化率(%)的数据,试选择该反应的适宜条件(以V2O5作催化剂)温度450℃;压强1×105Pa.
| 压强 温度 | 1×105Pa | 5×105Pa | 10×105Pa | 50×105Pa | 100×105Pa |
| 450℃ | 97.5 | 98.9 | 99.2 | 99.6 | 99.7 |
| 500℃ | 85.6 | 92.9 | 94.9 | 97.7 | 98.3 |
A.容器的压强不变 B.混合气体的密度不变
C.混合气体中SO 3的浓度不变 D.c(SO 2)=c(SO 3)
E.v 正(SO 2)=v 正(SO 3) F.v 正(SO 3)=2v 逆(O 2)
Ⅱ研究化学反应原理对于生产生活是很有意义的.
(1)在0.10mol•L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)=2.2×10-8mol•L-1(Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20).
(2)若在0.1mol•L-1硫酸铜溶液中通入H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是0.2mol•L-1.
| t/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
| K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
(1)该反应为吸热反应(填“吸热”、“放热”),写出该反应的平衡常数表达式:K=$\frac{c(CO)c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})c({H}_{2})}$.
(2)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是bc.
a.及时分离出CO气体 b.适当升高温度
c.增大CO2的浓度 d.选择高效催化剂
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是bc.
a.容器中压强不变 b.混合气体中 c(CO)不变
c.v正(H2)=v逆(H2O) d.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)•c(H2)=c(CO)•c(H2O),试判断此时的温度为830℃.
(5)若在(4)所处的温度下,在1L的密闭容器中,加入2molCO2和3molH2充分反应达平衡时,H2的物质的量为b,CO2的物质的量为c.
a.等于1.0mol b.大于1.0mol
c.大于0.5mol,小于1.0mol d.无法确定.