题目内容

【题目】研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。

(1)①将合成气以n(H2)∶n(CO)=2通入1 L的反应器中,一定条件下发生反应:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH,CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法正确的是__(填字母)。

A. ΔH<0

B. p1<p2<p3

C. 若在p3和316 ℃时,起始时n(H2)∶n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%

②采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金),利用CO和H2制备二甲醚(DME)。观察图2回答问题:催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为____时最有利于二甲醚的合成。

(2)CO可用于合成甲醇,反应的化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图3所示。该反应ΔH_____0(填“>”或“ <”)。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是______。

(3)在一定条件下,可发生反应6H2(g)+2CO2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。

500K

600K

700K

800K

n(H2)∶n(CO2)=1.5

45

33

20

12

n(H2)∶n(CO2)=2

60

43

28

15

n(H2)∶n(CO2)=3

83

62

37

22

根据上表中数据

①温度一定时,提高氢碳比n(H2)∶n(CO2)],CO2的转化率__(填“增大”、“减小”或“不变”)。

②该反应的正反应为___热反应(填“吸”或“放”)。

【答案】A 2.0 < 在1.3×104 kPa下,CO的平衡转化率已经很高,如果增大压强CO的平衡转化率提高不大,而生产成本增加 增大 放

【解析】

(1) ①由图可知,压强一定时,温度越高,平衡时CO的转化率越低,说明升高温度平衡向逆反应方向移动;正反应为气体体积减小的反应,温度一定时,增大压强平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,据此分析作答;

②结合图像分析作答;

(2)从横坐标上一点,画一条平行于纵坐标的虚线,看相同压强下不同温度时CO的平衡转化率,温度越低转化率越低,说明,升温时平衡向逆向移动;

(3)结合图表数据及温度对化学平衡的影响作答。

(1)①A. 由图可知,压强一定时,温度越高,平衡时CO的转化率越低,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即△H<0,A项正确;

B. 由图可知压强对应的转化率:p1> p2> p3,正反应为气体体积减小的反应,温度一定时增大压强平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,故压强p1> p2> p3,B项错误;

C. 若在p3和316℃时,起始时n(H2):n(CO)=3,相当于在原平衡的基础上增大氢气的浓度,平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,故CO转化率应大于50%,C项正确;

答案选B;

②根据图2可知,在n(Mn)/n(Cu)=2.0时,DME的选择性以及CO的转化率最高,副产物甲醇的选择性最低,催化剂最佳配比n(Mn)/n(Cu)=2.0时有利于合成二甲醚,故答案为:2.0;

(2) 从横坐标上一点0.5处,画一条平行于纵坐标的虚线,看相同压强下不同温度时CO的平衡转化率,温度越低转化率越低,说明,升温时平衡向逆向移动;

第二问:工业生产要考虑速经济效益,要考虑速度和效率,压强越大需要的条件越高,花费越大。

故答案为:<;在1.3×104 kPa下,CO的平衡转化率已经很高,如果增大压强CO的平衡转化率提高不大,而生产成本增加;

(3)①根据图表数据知,温度一定时,提高氢碳比[n(H2)∶n(CO2)],CO2的转化率增大,故答案为:增大;

②[n(H2)∶n(CO2)]一定,升高温度,二氧化碳转化率减小,该反应向逆反应方向移动,说明正反应是放热反应,故答案为:放。

练习册系列答案
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【题目】废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下:

(1)写出铜帽溶解时铜与加入的稀硫酸、30%H2O2反应的离子反应方程式____;铜帽溶解完全后,需加热(至沸)将溶液中过量的H2O2除去。

(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物)的量,实验中需测定除去H2O2 后溶液中Cu2+的含量。实验操作为:准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=3~4,加入过量的KI,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下:2Cu2++4I-=2CuI(白色)↓+I2 2S2O32-+I2=2I-+S4O62-

①滴定选用的指示剂为____,滴定终点观察到的现象为___;

②某同学称取1.0g电池铜帽进行实验,得到100.00mL含有Cu2+的溶液,量取20.00mL上述含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=3~4,加入过量的KI,用0.1000 mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点。再重复操作实验3次,记录数据如下:

实验编号

1

2

3

4

V(Na2S2O3)(mL)

28.32

25.31

25.30

25.32

计算电池铜帽中Cu的质量分数为____(结果保留四位有效数字),若滴定前溶液中的H2O2没有除尽,则所测定c (Cu2+)将会____(填“偏高”、“偏低”或“无影响”);

(3)常温下,若向50mL 0.0001 mol·L-1CuSO4溶液中加入50mL0.00022 mol·L-1NaOH溶液, 生成了Cu (OH)2沉淀。计算沉淀生成的溶液的pH= ___(假设Cu2+被完全沉淀,混合后溶液体积不发生变化);

(4)已知pH>11 时Zn(OH)2 能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

Fe3+

1.1

3.2

Fe2+

5.8

8.8

Zn2+

5.9

8.9

实验中可选用的试剂:30%H2O2、1.0 mol·L-1HNO3、1.0 mol·L-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO 的实验步骤依次为:

①向滤液中加入适量30% H2O2,使其充分反应;

②_______;

③过滤;

④______;

⑤过滤、洗涤、干燥;

⑥900℃煅烧。

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