题目内容
1.C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1
CO2(g)+C(s,石墨)=2CO(g)△H=+172.5kJ•mol-1
(1)请写出CO与水蒸汽反应的热化学方程式CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ•mol-1
(2)在一体积为10L的密闭容器中,通入一定量的CO和水蒸汽,在850℃时发生反应,容器中CO和水蒸汽浓度变化如图,则0~4min的平均反应速率v(CO)=0.03mol/(L•min),请计算此时的平衡常数K=1.
| 时间/min | CO | H2O | CO2 | H2 |
| 0 | 0.200 | 0.300 | 0 | 0 |
| 2 | 0.138 | 0.238 | 0.062 | 0.062 |
| 3 | c1 | c2 | c3 | c3 |
| 4 | c1 | c2 | c3 | c3 |
| 5 | 0.116 | 0.216 | 0.084 | |
| 6 | 0.096 | 0.266 | 0.104 |
①表中3min~4min之间反应处于平衡状态;c1数值大于0.08mol/L (填大于、小于或等于).
②反应在4min~5min间,平衡向逆方向移动,可能是以下的原因d(填字母),表中5min~6min之间数值发生变化,可能的原因是a.(填字母)
a.增加水蒸气 b.降低温度 c.使用催化剂 d.增加氢气浓度.
分析 (1)O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1①
C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1②
CO2(g)+C(s,石墨)=2CO(g)△H=+172.5kJ•mol-1③
将方程式$\frac{②-①-③}{2}$得CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H进行相应的改变;
(2)0~4min的平均反应速率v(CO)=$\frac{△c}{△t}$;根据方程式知,平衡时△c(CO)=△c(CO2)=△c(H2)=(0.20-0.08)mol/L=0.12mol/L,c(CO)=0.08mol/L,c(H2O)=0.18mol/L,化学平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2}).c({H}_{2})}{c(CO).c({H}_{2}O)}$;
(3)①表中3min-4min之间各物质的浓度不变,处于平衡状态;850℃达到平衡时c(CO)=0.08mol/L,该反应为放热反应,升高温度逆向移动;
②反应在4min~5min,平衡向逆方向移动,根据平衡移动原理,结合选项判断;
由表中数据可知,5min~6minCO的浓度降低,CO2浓度增大,浓度变化都是0.02mol/L,说明平衡向正反应移动,再结合水的浓度变化进行判断.
解答 解:(1)O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1①
C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1②
CO2(g)+C(s,石墨)=2CO(g)△H=+172.5kJ•mol-1③
将方程式$\frac{②-①-③}{2}$得CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=$\frac{-393.5+483.6-172.5}{2}$kJ/mol=-41.2kJ•mol-1;
故答案为:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ•mol-1;
(2)0~4min的平均反应速率v(CO)=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.20-0.08}{4}$mol/(L.min)=0.03 mol/(L•min);根据方程式知,平衡时△c(CO)=△c(CO2)=△c(H2)=(0.20-0.08)mol/L=0.12mol/L,c(CO)=0.08mol/L,c(H2O)=0.18mol/L,化学平衡常数K=$\frac{c(C{O}_{2}).c({H}_{2})}{c(CO).c({H}_{2}O)}$=$\frac{0.08×0.18}{0.12×0.12}$=1;
故答案为:0.03 mol/(L•min);1;
(3)①在高于850℃时发生反应,化学反应速率加快,一定在4min前达到化学平衡.另外从表中可看出反应在3min和4min时的各物质浓度相同,故3min-4min之间反应应处于平衡状态.由于是放热反应,温度升高,化学平衡向逆反应方向移动,C1数值应大于0.08 mol/L.
故答案为:平衡;大于;
②反应在4min-5min间,平衡向逆方向移动可能是升高温度、增大生成物浓度、减少反应物浓度等因素引起,故选d.表中5min-6min之间CO浓度减少,H2O浓度增大,CO2浓度增大,只有增加水蒸气,使化学平衡向正反应方向移动.故选a,
故答案为:d;a.
点评 本题考查化学平衡计算及外界条件对化学平衡移动的影响,为高频考点,侧重考查学生分析计算能力,将图表信息和图象信息相结合分析解答是解本题关键,题目难度中等.
发生的反应如下:CH3CH2CH2CH2OH$→_{H_{2}SO_{4}/△}^{Na_{2}Cr_{2}O_{7}}$CH3CH2CH2CHO
反应物和产物的相关数据列表如下:
| 沸点/℃ | 密度/g•cm-3 | 水中溶解性 | |
| 正丁醇 | 117.2 | 0.8109 | 微溶 |
| 正丁醛 | 75.7 | 0.8017 | 微溶 |
将6.0gNa2Cr2O7放入100mL烧杯中,加30mL水溶解,再缓慢加入5mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中.在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石,加热.当有蒸汽出现时,开始滴加B中溶液.滴加过程中保持反应温度为90~95℃,在E中收集90℃以上的馏分.将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,有机层干燥后蒸馏,收集75~77℃馏分,产量2.0g.回答下列问题:
(1)实验中,能否将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,说明理由不能,易迸溅.
(2)加入沸石的作用是防止暴沸.
(3)上述装置图中,B仪器的名称是分液漏斗,D仪器的名称是冷凝管.
(4)分液漏斗使用前必须进行的操作是c(填正确答案标号).
a.润湿 b.干燥 c.检漏 d.标定
(5)将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分水时,水在下层(填“上”或“下”).
(6)本实验中,纯净的正丁醛的检验方法:利用质谱仪测定相对分子质量.
| A. | ①②③④⑤ | B. | ①③⑤④② | C. | ①⑤④③② | D. | ①②⑤③④ |
| A. | 测0.1 mol/L氨水的pH为11:NH3•H2O?NH4++OH- | |
| B. | 水滴石穿:CO2+CaCO3+H2O═Ca(HCO3)2 | |
| C. | NH4Cl溶解在T2O中:NH4++T2O?NH3•T2O+H+ | |
| D. | 乙烷的燃烧热为-1559.9 kJ•mol-1,则乙烷燃烧的热化学方程式可表示为:2C2H6(g)+7O2(g)═4CO2(g)+6H2O(l)△H=-3119.8kJ•mol-1 |
| A. | 25℃、101KPa时,16g O2和O3混合气体中含有的原子数为NA | |
| B. | 1 mol NH3中含有的质子数为17NA | |
| C. | 11.2 L O2和N2的混合气体含有的分子数为0.5NA | |
| D. | 金属铁与稀盐酸反应当产生0.1 mol H2时转移电子数为0.3NA |
| A. | K越大,反应达到平衡时所用的时间越短 | |
| B. | K越小,达到平衡时,反应物的 转化率越大 | |
| C. | K随反应物浓度改变而改变 | |
| D. | K越大,达到平衡时,反应进行的程度越大 |
| A. | 用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液 | |
| B. | 用焰色反应鉴别NaCl和KCl | |
| C. | 用丁达尔效应鉴别硫酸钠溶液和硅酸胶体 | |
| D. | 用排水集气法收集NO |
| 相对分子质量 | 密度/(g•cm-3) | 沸点/℃ | 水中溶解性 | |
| 异戍醇 | 88 | 0.8123 | 131 | 微溶 |
| 乙酸 | 60 | 1.0492 | 118 | 溶 |
| 乙酸异戊酯 | 130 | 0.8670 | 142 | 难溶 |
在A中加入4.4g异戊醇、6.0g乙酸、数滴浓硫酸和2~3片碎瓷片.开始缓慢加热A,回流50min.反应液冷至室温后倒入分液漏斗中,分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤;分出的产物加入少量无水MgSO4固体,静置片刻,过滤除去MgSO4固体,进行蒸馏纯化,收集140~143℃馏分,得乙酸异戊酯3.9g.
回答下列问题:
(1)仪器B的名称是球形冷凝管.
(2)在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是洗掉大部分硫酸和醋酸,第二次水洗的主要目的是洗掉碳酸氢钠.
(3)在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后d(填标号).
a.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出
b.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出
c.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从下口放出
d.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从上口倒出
(4)本实验中加入过量乙酸的目的是提高醇的转化率.
(5)实验中加入少量无水MgSO4的目的是干燥.
(6)在蒸馏操作中,仪器选择及安装都正确的是b(填标号).
(7)本实验的产率是c(填标号).
a.30% b.40% c.60% d.90%
(8)在进行蒸馏操作时,若从130℃便开始收集馏分,会使实验的产率偏高(填“高”或“低”),其原因是会收集少量未反应的异戊醇.