摘要:3.化学平衡移动的限度问题:新的平衡值总是介于原平衡值和突变值之间

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(2010?广州一模)二甲醚(CH3OCH3)在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用.
工业上以C0和H2为原料生产CH30CH3的新工艺主要发生三个反应:
①CO( g)+2H2(g)?CH3OH( g)△H1=-91KJ?mol-1
②2CH30H(g)?CH30CH3(g)+H20(g)△H2=-24KJ?mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3=-41KJ?mol-1
回答下列问题:
(1)新工艺的总反应为:3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)△H该反应△H=
-247KJ?mol-1
-247KJ?mol-1
,平衡常数表达式K=
c(CH3OCH3)?c(CO2)
c3(CO)?c3(H2)
c(CH3OCH3)?c(CO2)
c3(CO)?c3(H2)

(2)增大压强,CH30CH3的产率
增大
增大
(填“增大”、“减小”或“不变”).
(3)原工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行,无反应③发生.新工艺中反应③的发生提高了CH30CH3的产率,原因是
反应③消耗了反应②中的产物H2O,使反应②的化学平衡向正反应方向移动,从而提高CH3OCH3的产率
反应③消耗了反应②中的产物H2O,使反应②的化学平衡向正反应方向移动,从而提高CH3OCH3的产率
.
(4)为了寻找合适的反应温度,研究者进行了一系列试验,每次试验保持原料气组成、压强、反应时间等因素不变,试验结果如图.CO转化率随温度变化的规律是
温度低于240℃时,CO的转化率随着温度的升高而增大;温度高于240℃时,CO的转化率随着温度的升高而减小
温度低于240℃时,CO的转化率随着温度的升高而增大;温度高于240℃时,CO的转化率随着温度的升高而减小
,其原因是
在较低温时,各反应体系均未达到平衡,CO的转化率主要受反应速率影响,随着温度的升高反应速率增大,CO的转化率也增大;在较高温时,各反应体系均已达到平衡,CO的转化率主要受反应限度影响,随着温度的升高平衡向逆反应方向移动,CO的转化率减小
在较低温时,各反应体系均未达到平衡,CO的转化率主要受反应速率影响,随着温度的升高反应速率增大,CO的转化率也增大;在较高温时,各反应体系均已达到平衡,CO的转化率主要受反应限度影响,随着温度的升高平衡向逆反应方向移动,CO的转化率减小
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利用太阳能分解水产生H2,在催化剂作用下H2与CO2反应合成CH3OH,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1、CH3OH(l)+ 3/2O2(g)= CO2 (g)+ 2H2O(l) ΔH=-726.5 kJ·mol-1、CO(g) +1/2O2(g)= CO2 (g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1。
请回答下列问题:
⑴用太阳能分解18g水,需要消耗的能量为          kJ。
⑵ 液态CH3OH不完全燃烧生成CO和液态H2O的热化学方程式为             。
⑶CO2合成燃料CH3OH是碳减排的新方向。在容积为2 L的密闭容器中,充2 mol CO2和6 mol H2,由CO2和H2合成甲醇,反应式:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),在其他条件不变的情况下,考察温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300 ℃):

①下列说法正确的是           
A.温度为T2时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为:  v(CH3OH)=nB/tB mol·(L·min)-1
B.T2>T1,T2平衡时,甲醇产量变少,所以该反应为放热反应
C.该反应在T2时的平衡常数比T1时的平衡常数大
D.处于A点的反应体系从T1变到T2,平衡逆向移动
②能判断该反应已达化学反应限度标志的是        (填字母。
A.H2的百分含量保持不变
B.容器中CO2 浓度与H2浓度之比为1: 3
C.容器中混合气体的密度保持不变
D.CO2消耗速率与CH3OH生成速率相等
⑷科学家致力于CO2的“组合转化”技术研究,如将CO2和H2以体积比1∶4比例混合通入反应器,适当条件下,反应可获得一种能源。完成以下化学方程式,就能知道该种能源。
CO2+4H22H2O +         。
⑸ 在直接以甲醇为燃料的燃料电池中,电解质溶液为酸性,总反应式为:2CH3OH + 3O2=2CO2+4H2O,则正极的反应式为             ;负极的反应式为            。

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Ⅰ.2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g) ,在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如下图所示。

据此判断:

(1)该反应的ΔH????? 0(选填“>”、“<”)。

(2)若在一定温度下,将1.0 mol NO、0.5 mol CO充入0.5 L固定容积的容器中,达到平衡时NO、CO、CO2、N2物质的量分别为:0.8 mol、0.3 mol、0.2 mol、0.1 mol,该反应的化学平衡常数为K=???????? ;若保持温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.3 mol,平衡将????????? 移动(选填“向左”、“向右”或“不”)。

Ⅱ.以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。

回答下列问题:

(1)B极为电池????? 极,电极反应式为????????????????????????????????????? 。

(2)若用该燃料电池做电源,用石墨做电极电解100 mL 1 mol/L的硫酸铜溶液,当两极收集到的气体体积相等时,理论上消耗的甲烷的体积为???????? (标况下)。

Ⅲ.FeS饱和溶液中存在:FeS(s) Fe2+(aq)+S2-(aq),Ksp=c(Fe2+)·c(S2-),常温下Ksp=1.0×10-16。又知FeS饱和溶液中c(H+)与c(S2-)之间存在以下限量关系:[c(H+)]2·c(S2-)=1.0×10-22,为了使溶液中c(Fe2+)达到1 mol/L,现将适量FeS投入其饱和溶液中,应调节溶液中的pH为?????? 。

 

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Ⅰ.2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g),在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如下图所示。

据此判断:
(1)该反应的ΔH     0(选填“>”、“<”)。
(2)若在一定温度下,将1.0 mol NO、0.5 mol CO充入0.5 L固定容积的容器中,达到平衡时NO、CO、CO2、N2物质的量分别为:0.8 mol、0.3 mol、0.2 mol、0.1 mol,该反应的化学平衡常数为K=        ;若保持温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.3 mol,平衡将         移动(选填“向左”、“向右”或“不”)。
Ⅱ.以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。

回答下列问题:
(1)B极为电池     极,电极反应式为                                     。
(2)若用该燃料电池做电源,用石墨做电极电解100 mL 1 mol/L的硫酸铜溶液,当两极收集到的气体体积相等时,理论上消耗的甲烷的体积为        (标况下)。
Ⅲ.FeS饱和溶液中存在:FeS(s) Fe2+(aq)+S2-(aq),Ksp=c(Fe2+)·c(S2-),常温下Ksp=1.0×10-16。又知FeS饱和溶液中c(H+)与c(S2-)之间存在以下限量关系:[c(H+)]2·c(S2-)=1.0×10-22,为了使溶液中c(Fe2+)达到1 mol/L,现将适量FeS投入其饱和溶液中,应调节溶液中的pH为      。

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某实验小组对FeCl3的性质和用途展开了实验。

实验一:

实验步骤

①往锥形瓶中加入50 mL、3.0%的双氧水。

   ②分别往锥形瓶中加0.5 g不同的催化剂粉末,立即塞上橡皮塞。

   ③采集和记录数据。

   ④整理数据得出下表。

表:不同催化剂催化双氧水分解产生O2的压强对反应时间的斜率

催化剂

氯化铁

二氧化锰

猪肝

马铃薯

压强对时间的斜率

0.0605

3.8214

0.3981

0.0049

(1)该“实验一”的实验名称是                                             ;

   (2)催化效果最好的催化剂是              ;

实验二:氯化铁催化分解双氧水的最佳条件

该实验小组的同学在进行实验二时,得到了如下的数据。

表:不同浓度的双氧水在不同用量的FeCl3?6H2O作用下完全反应所需时间

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   分析表中数据我们可以得出:

(3)如果从实验结果和节省药品的角度综合分析,当选用6.0%的双氧水时,加入______g FeCl3?6H2O能使实验效果最佳;

(4)进行该实验时,控制不变的因素有反应温度、                        等;

(5)如图是2 gFeCl3?6H2O催化分解50 ml3.0%的双氧水时收集到的O2体积对反应时间示意图,请分别画出相同条件下1 g、3 g FeCl3?6H2O催化分解50 ml3.0%的双氧水时收集到的同温同压下O2体积对反应时间示意图,并作必要的标注;

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讨论:有关FeCl3参加的可逆反应的两个问题:

(6)分别取若干毫升稀FeCl3溶液与稀KSCN

溶液混合,溶液呈血红色。限用FeCl3、KSCN、

KCl三种试剂,仪器不限,为证明FeCl3溶液与

KSCN溶液的反应是一个可逆反应,至少还要进行

        次实验;

(7)一定浓度的FeCl3与KSCN两溶液反应达到平衡,在t1时刻加入一些FeCl3固体,反应重新达到平衡。若其反应过程可用如下的速率v―时间t图像表示。

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请根据此图像和平衡移动规律求证新平衡下FeCl3的浓度比原平衡大

                                           。

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