题目内容
2.实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资.目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇.一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),下图1表示该反应过程中能量(单位为kJ•mol-1)的变化:(1)关于该反应的下列说法中,正确的是C(填字母).
A.△H>0,△S>0 B.△H>0,△S<0
C.△H<0,△S<0 D.△H<0,△S>0
(2)为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和4mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上图2所示.
①从反应开始到平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)=0.075 mol•L-1•min-1;H2的转化率w(H2)=56.25%.
②该反应的平衡常数表达式K=$\frac{[C{H}_{3}OH]•[{H}_{2}O]}{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]^{3}}$.
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是BD (填字母).
A.升高温度 B.将CH3OH(g)及时液化抽出
C.选择高效催化剂 D.再充入l molCO2和4molH2
(3)25℃,1.01×105Pa时,16g 液态甲醇完全燃烧,当恢复到原状态时,放出363.3kJ的热量,写出该反应的热化学方程式:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1.
分析 (1)依据反应和图象分析判断:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),反应是熵减少的反应△S<0;反应物能量高于生成物的能量,判断反应是放热反应,△H<0;
(2)在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和4mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小,甲醇是生成物,随反应进行浓度增大;10nim内达到平衡,生成甲醇浓度为0.75mol/L,二氧化碳浓度变化了0.75mol/L;①依据化学平衡三段式列式计算判断;②依据化学平衡常数的概念书写平衡常数计算式;③依据化学反应的影响因素和条件逐项分析判断;
A、反应是放热反应,升温平衡逆向进行;B、将CH3OH(g)及时液化抽出,减小生成物的量平衡正向进行;
C、选择高效催化剂只能改变速率,不改变化学平衡;D、再充入l molCO2和4molH2,增大压强平衡正向进行;
(3)25℃,1.01×105Pa时,16g 液态甲醇完全燃烧,当恢复到原状态时,放出363.3kJ的热量,依据书写热化学方程式的方法写出该反应的热化学方程式为:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1.
解答 解:(1)依据反应和图象分析判断:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),反应是熵减少的反应△S<0;反应物能量高于生成物的能量,判断反应是放热反应,△H<0,
故答案为:C;
(2)在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和4mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小,甲醇是生成物,随反应进行浓度增大;10nim内达到平衡,生成甲醇浓度为0.75mol/L,二氧化碳浓度变化了0.75mol/L;则
①依据化学平衡列式计算为:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol/L) 1 4 0 0
变化量(mol/L) 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡量(mol/L) 0.25 1.75 0.75 0.75
CO2的平均反应速率v(CO2)=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol•L-1•min-1 ;H2的转化率w(H2)=$\frac{2.25mol/L}{4mol/L}$×100%=56.25%,
故答案为:0.075 mol•L-1•min-1;56.25%;
②该反应的平衡常数表达式K=$\frac{[C{H}_{3}OH]•[{H}_{2}O]}{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]^{3}}$,故答案为:$\frac{[C{H}_{3}OH]•[{H}_{2}O]}{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]^{3}}$;
③措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是:
A、反应是放热反应,升温平衡逆向进行;故A错误;
B、将CH3OH(g)及时液化抽出,减小生成物的量,平衡正向进行,故B正确;
C、选择高效催化剂只能改变速率,不改变化学平衡,故C错误;
D、再充入l molCO2和4molH2,增大压强平衡正向进行,故D正确;
故答案为:BD;
(3)25℃,1.01×105Pa时,16g 液态甲醇物质的量为0.5mol,完全燃烧,当恢复到原状态时,放出363.3kJ的热量,依据书写热化学方程式的方法写出该反应的热化学方程式为:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1;
故答案为:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1.
点评 本题考查了反应的焓变判断,热化学方程式的书写原则,化学平衡的影响因素判断平衡移动方向,化学平衡的计算的应用,图象分析是关键.综合性较大,难度中等.
| A. | Te原子的相对原子质量是127.5 | |
| B. | Te元素可能会有多种同位素 | |
| C. | Te原子5p亚层有2对成对电子 | |
| D. | Te原子最外层有6个运动状态相同的电子 |
| 选项 | 甲 | 乙 | 丙 | 试管中现象 |
| A | 浓氨水 | 生石灰 | Al(SO4)3溶液 | 先沉淀后消失 |
| B | 浓硝酸 | 铜 | 淀粉KI溶液 | 试管口出现红棕色溶液仍为无色 |
| C | 浓盐酸 | 二氧化锰 | 石蕊溶液 | 先变红后褪色 |
| D | 双氧水 | 二氧化锰 | 氢硫酸 | 溶液出现浑浊 |
| A. | A | B. | B | C. | C | D. | D |
| A. | pH=7的溶液中:Fe3+、NH4+、Cl-、N03- | |
| B. | 水电离出的c(H+)=$\sqrt{{k}_{w}}$的溶液中:Na+、S042-、C032-、K+ | |
| C. | 由水电离的c(OH-)=1×10-2mol•L-1的溶液中:Cl-、CH3COO-、K+、AlO2- | |
| D. | $\frac{c(O{H}^{-})}{c({H}^{+})}$=1012的溶液中:NH4+、Al3+、N03-、Cl- |
| A. | 具有氧化性的物质在反应中一定做氧化剂 | |
| B. | 氧化还原反应的实质是电子转移 | |
| C. | 某元素从游离态变为化合态,该元素一定被氧化 | |
| D. | 反应中当有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被还原 |
| A. | 明矾在水中形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物,可用于水的净化 | |
| B. | 氧化铝常被用于制作作耐火材料 | |
| C. | Fe2O3俗称铁红,常用作红色的油漆和涂料 | |
| D. | Na2O2具有强氧化性,不能用作呼吸面具中的供氧剂 |