题目内容
Ⅰ.在体积恒定的密闭容器中,充入2mol CO2和5mol H2,一定条件下发生反应: CO2(g) + 3H2(g)
CH3OH(g) + H2O(g) △H =" -49.0" kJ/mol。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示:![]()
(1)从反应开始到第10min,H2的转化率为 ,在 该条件下,反应的平衡常数K= ,如果在某一时刻保持温度不变,只改变浓度,使c(CO2)=1.00mol/L,c(H2)=0.40mol/L,c(CH3OH)=c(H2O)=0.80mol/L,则平衡 (选填序号)。
a.向正向移动 b.向逆向移动
c.不移动 d.无法确定平衡移动方向
(2)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是 (选填序号)。
a.升高温度 b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2O(g)从体系中分离 d.再充入l mol CH3OH(g)
II.熔融碳酸盐燃料电池(MCFS),发明于1889年。现有一个碳酸盐燃料电池,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质,操作温度为650℃,在此温度下以镍为催化剂,以煤气(CO、H2的体积比为1:1)直接作燃料,其工作原理如图所示。请回答下列问题:![]()
(1)A电极的电极反应方程式为 。
(2)常温下,用石墨作电极,以此电源电解一定量的CuSO4 溶液。当两极产生的气体体积相同时停止通电,若电解后溶液的体积为2L,溶液的pH=1(不考虑水解产生的H+),则阳极产生的气体的物质的量是 。
Ⅰ.(1) 90% , K=" 144" , a (2) c d
II.(1) CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O (2) 0.1mol
解析试题分析:Ⅰ.由图像判断CO2的浓度降低,CH3OH(g)的浓度增高; 容器的体积为2L
CO2(g) + 3H2(g)
CH3OH(g) + H2O(g)
始量 2 5 0 0
转化量 1.5 4.5 1.5 1.5
平衡量 0.5 0.5 1.5 1.5
H2的转化率为4.5÷5=0.9
K=1.5/2×1.5/2÷(0.5/2 ×(0.5/2)3)=144
Qc=0.80×0.80÷(1.00×0.403)=10<144,故平衡正向移动。
(2)a升高温度平衡逆向移动,比值变小,错误;b恒容下充入He(g),平衡不移动,比值不变,错误;c分离出产物,平衡正向移动,比值变大,正确;d再充入CH3OH(g),其含量变高,比值变大,正确;
II.(1)A电极为负极,注意介质为碳酸盐, CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O ;
(2)电解CuSO4 溶液,阳极产生氧气,阴极首先产生铜单质,后产生氢气,反应式为
阳极:4OH- + 4e- = O2↑+ 2H2O
阴极:Cu2+ + 2e- = Cu(先)
2H+ + 2e- = H2↑(后)
两极产生气体的量相等,根据电子守恒列式为4n-2n=0.1×2[阳极产生的H+ 减去阴极消耗的H+ 等于溶液中剩余H+ ] n=0.1mol
考点:考查化学平衡及电化学有关问题。
将水煤气转化成合成气,然后合成各种油品和石化产品是化工的极为重要的领域。除去水蒸气后的水煤气主要含H2、CO、CO2及少量的H2S、CH4,继续除去H2S后,可采用催化或非催化转化技术,将CH4转化成CO,得到CO、CO2和H2的混合气体,是理想的合成甲醇原料气。
(1)制水煤气的主要化学反应方程式为:C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g),此反应是吸热反应。
①此反应的化学平衡常数表达式为 。
②下列能增大碳的转化率的措施是 。
| A.加入C(s) | B.加入H2O(g) | C.升高温度 | D.增大压强 |
①X在750℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
②Y在600℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
③Z在440℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍;
已知根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 (填“X”、“Y”或“Z”),选择的理由是 。
甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应I和II,用CH4和H2O为原料来制备甲醇:
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2 (g)……I CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ……II。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100L反应室,在一定条件下发生反应I,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。![]()
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为____________________。
②图中的P1_________P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数的值为__________ 。
(2)在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下,自发反应Ⅱ,生成甲醇。
③该反应的△H ____ 0;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是________。
| A.升高温度 | 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1mol CO和3mol H2 |
| 实验编号 | T(℃) | N(CO)/n(H2) | P(Mpa) |
| i | 150 | 1/3 | 0.1 |
| ii | | | 5 |
| iii | 350 | | 5 |
a.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
b.根据反应II的特点,在给出的坐标图中,画出在5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明压强。
合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究来自正确的理论指导,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下:
| 温 度(℃) | 360 | 440 | 520 |
| K值 | 0.036 | 0.010 | 0.0038 |
(1)①写出工业合成氨的化学方程式_________________________________________。
②由上表数据可知该反应为放热反应,理由是_____________________________________。
③理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取的措施是。(填序号)
a.增大压强 b.使用合适的催化剂
c.升高温度 d.及时分离出产物中的NH3
(2)原料气H2可通过反应 CH4(g) + H2O (g)
①图中,两条曲线表示压强的关系是:P1________P2(填“>”、“=”或“<”)。
②该反应为_____________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)原料气H2还可通过反应CO(g) + H2O(g)
①T ℃时,向容积固定为5 L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08 mol·L-1,则平衡时CO的转化率为______,该温度下反应的平衡常数K值为_________。
②保持温度仍为T ℃,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入容器进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是_____________(填序号)。
a.容器内压强不随时间改变
b.混合气体的密度不随时间改变
c.单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2
d.混合气中n(CO) : n(H2O) : n(CO2) : n(H2) = 1: 16 : 6 : 6
Ⅰ. 在水溶液中橙红色的Cr2O72-与黄色的CrO42-有下列平衡关系:
Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+,把K2Cr2O7溶于水配成稀溶液是橙色。
(1)向上述溶液中加入NaOH溶液后,溶液呈 色,因为 。
(2)向已加入NaOH溶液的(1)中再加入过量稀H2SO4后,则溶液呈 色,因为 。
(3)向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀)则平衡向 方向移动,溶液颜色将 。(填“变深”、“变浅”或“不变”)
Ⅱ.实验室有一未知浓度的稀盐酸,某学生为测定盐酸的浓度在实验室中进行如下实验:
1.配制100mL 0.10mol/L NaOH标准溶液。
2.取20.00mL待测稀盐酸溶液放入锥形瓶中,并滴加2~3滴酚酞作指示剂,用自己配制的标准NaOH溶液进行滴定。
3.重复上述滴定操作2~3次,记录数据如下。
| 实验编号 | NaOH溶液的浓度 (mol/L) | 滴定完成时,NaOH溶液滴入的体积(mL) | 待测盐酸溶液的体积 (mL) |
| 1 | 0.10 | 22.62 | 20.00 |
| 2 | 0.10 | 22.58 | 20.00 |
| 3 | 0.10 | 22.60 | 20.00 |
(1)滴定达到终点的现象是 ,此时锥形瓶内溶液的pH范围为 。
(2)根据上述数据,可计算出该盐酸的浓度约为 。
(3)排去碱式滴定管中气泡的方法应采用下图 的操作,然后挤压玻璃球使尖嘴部分充满碱液。
甲 乙 丙
(4)在上述实验中,下列操作(其它操作正确)会造成测定结果偏高的有 (多选扣分)。
A.滴定终点读数时俯视读数
B.酸式滴定管使用前,水洗后未用待测盐酸溶液润洗
C.锥形瓶水洗后未干燥
D.配制NaOH标准溶液时,没有等溶解液降至室温就转移至容量瓶中
E.配制NaOH标准溶液时,定容时仰视容量瓶的刻度线
F.碱式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失