9.研究和開發(fā)CO2和CO的創(chuàng)新利用是環(huán)境保護(hù)和資源利用雙贏的課題.
(1)CO可用于合成甲醇.在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下,在體積為b L的密閉容器中充入a mol CO和2a mol H2,在催化劑作用下合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖:
 (。┰摲磻(yīng)屬于放熱反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”).
(ⅱ)100℃時(shí),若一個(gè)可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K值很大,對此反應(yīng)的說法正確的是c(填序號).
a.該反應(yīng)使用催化劑意義不大
b.該反應(yīng)發(fā)生將在很短的時(shí)間內(nèi)完成c.該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)至少有一種反應(yīng)物百分含量很小
d.該反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)
(ⅲ)在溫度和容積不變的情況下,再向平衡體系中充入a mol CO、2a mol H2,達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率增大(填“增大”、“不變”或“減小”,下同),平衡常數(shù)不變.
(ⅳ)在某溫度下,向一容積不變的密閉容器中充入2.5mol CO、7.5mol H2,反應(yīng)生成CH3OH(g)達(dá)到平衡時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率為90%,此時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為開始時(shí)壓強(qiáng)的0.55倍.
(2)某溫度下,若將CO2(g)和H2(g)以體積比1:4混合,在適當(dāng)壓強(qiáng)和催化劑作用下可制得甲烷,已知:
CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJ•mol-1
H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(l)△H=-285.8kJ•mol-1
則CO2(g)和H2(g)反應(yīng)生成甲烷和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=-252.9kJ•mol-1

分析 (1)(i)由圖可知,壓強(qiáng)一定時(shí),隨溫度升高,CO的轉(zhuǎn)化率降低,故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),據(jù)此判斷;
(ii)可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)越大,說明反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,不能說明反應(yīng)速率快慢、不能說明該反應(yīng)在通常條件下一定可以發(fā)生、不能說明反應(yīng)是吸熱還是放熱;
(iii)在溫度和容積不變的情況下,再向平衡體系中充入a mol CO(g)、2a mol H2(g),等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大一倍壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)移動(dòng);化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響,與濃度無關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)不變;
(iv)計(jì)算參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量,利用差量法計(jì)算平衡時(shí)反應(yīng)混合物的物質(zhì)的量變化量,進(jìn)而計(jì)算平衡時(shí)總的物質(zhì)的量,利用恒溫恒容下,壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比解答;
(2)根據(jù)蓋斯定律書寫目標(biāo)熱化學(xué)方程式.

解答 解:(1)(i)由圖可知,壓強(qiáng)一定時(shí),隨溫度升高,CO的轉(zhuǎn)化率降低,故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng);
故答案為:放熱;
(ii)a.可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)很大,說明反應(yīng)進(jìn)行的程度很大,不能說明該反應(yīng)在通常條件下一定可以發(fā)生,該反應(yīng)可能需要催化劑才可以進(jìn)行,故a錯(cuò)誤;
b.可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)很大,說明反應(yīng)進(jìn)行的程度很大,不能說明該條件下反應(yīng)速率很快,故b錯(cuò)誤;
c.可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)很大,說明反應(yīng)進(jìn)行的程度很大,反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)至少有一種反應(yīng)物的百分含量很小,故c正確;
d.可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)很大,說明反應(yīng)進(jìn)行的程度很大,不能說明該反應(yīng)是吸熱還是放熱,故d錯(cuò)誤,
故答案為:c;
(iii)在溫度和容積不變的情況下,再向平衡體系中充入a mol CO(g)、2a mol H2(g),等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大一倍壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率增大,化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響,與濃度無關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)不變,
故答案為:增大;不變;
(iv)參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為2.5mol×90%=2.25mol,則:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g) 物質(zhì)的量減少△n
1                                                           2
2.25mol                                              4.5mol
故平衡時(shí)總的物質(zhì)的量為2.5mol+7.5mol-4.5mol=5.5mol,恒溫恒容下壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,故平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為開始時(shí)壓強(qiáng)的$\frac{5.5mol}{2.5mol+7.5mol}$=0.55倍,
故答案為:0.55;
(2)已知:①CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ•mol-1
②H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(l)△H2=-285.8kJ•mol-1,
利用蓋斯定律,將②×4-①可得:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=4×(-285.8kJ•mol-1)-(-890.3kJ•mol-1)=-252.9kJ•mol-1,
故答案為:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=-252.9kJ•mol-1

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡圖象、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)、影響化學(xué)平衡的因素、熱化學(xué)方程式書寫,是對知識(shí)的綜合運(yùn)用,應(yīng)加強(qiáng)平時(shí)知識(shí)的積累,難度中等.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.用NA表示阿伏加德羅常數(shù),下列敘述正確的是( 。
A.常溫常壓下,4g H2含有的分子數(shù)為 2NA
B.8g H2O在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是22.4L
C.2.3g金屬鈉變?yōu)殁c離子時(shí)失去的電子數(shù)為NA
D.17g氨氣所含電子數(shù)目為8NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

20.某課外小組探索利用廢合金(含有鋁、鐵、銅)粉末制取純凈的氯化鋁溶液、綠礬晶體和膽礬晶體,其實(shí)驗(yàn)方案如下:

試回答下列問題:
(1)所加試劑①、②分別是NaOH、H2SO4.(填化學(xué)式)
寫出合金加入試劑①反應(yīng)的離子方程式2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑.
(2)操作①的名稱為過濾,所用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒.
(3)寫出A→D反應(yīng)離子方程式[Al(OH)4]-+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-
(4)濾液E經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得綠礬晶體,然后再經(jīng)過濾、洗滌、干燥即得成品.洗滌時(shí),下列試劑最好選用c.
a.稀H2SO4    b.蒸餾水    c.酒精    d.NaOH溶液
(5)由濾渣F制CuSO4溶液有途徑I和途徑Ⅱ兩種,你認(rèn)為最佳途徑是途徑Ⅱ,理由是途徑Ⅰ消耗H2SO4的量多,且產(chǎn)生污染環(huán)境的SO2氣體(或途徑Ⅱ消耗H2SO4的量少,且不產(chǎn)生污染環(huán)境的SO2氣體).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

17.下列配制的溶液濃度偏高的是( 。
A.配制鹽酸溶液,用量筒取鹽酸時(shí)俯視刻度線
B.配制鹽酸溶液定容時(shí),仰視容量瓶
C.稱量4gNaOH配制0.20mol/L NaOH溶液500mL時(shí),砝碼錯(cuò)放左盤
D.配制NaOH溶液時(shí),溶液未經(jīng)冷卻即注入容量瓶并定容至刻度線

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.由甲醇、氧氣和NaOH溶液構(gòu)成的新型手機(jī)電池,可使手機(jī)連續(xù)使用一個(gè)月才充一次電.
(1)①該電池的電極反應(yīng)式,正極為3O2+6H2O-12e-=12OH-,負(fù)極為2CH4O+16OH--12e-=2CO32-+12H2O.
②若以該電池為電源,用石墨作電極電解200mL含有如下離子的溶液.
離子Cu2+H+Cl-SO42-
c/mol/L0.5220.5
電解一段時(shí)間后,當(dāng)兩極收集到相同體積(相同條件下)的氣體時(shí)(忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶液現(xiàn)象)陽極上收集到氧氣的質(zhì)量為0.1mol.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.對于易燃、易爆、有毒等化學(xué)物質(zhì),往往會(huì)在其包裝上面貼上危險(xiǎn)警告標(biāo)簽.下面所列物質(zhì),貼錯(cuò)了包裝標(biāo)簽的是(  )
A.濃硫酸----A圖標(biāo)B.酒精----B圖標(biāo)
C.汽油----C圖標(biāo)D.放射性物品----D圖標(biāo)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

1.鋇(Ba)和鍶(Sr)及其化合物在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用,它們在地殼中常以硫酸鹽的形式存在,BaSO4和SrSO4都是難溶性鹽.工業(yè)上提取鋇和鍶時(shí)首先將BaSO4和SrSO4轉(zhuǎn)化成難溶弱酸鹽.
已知:
SrSO4(s)?Sr2+(aq)+SO42-(aq)     Ksp=2.5×10-7
SrCO3(s)?Sr2+(aq)+CO32-(aq)    Ksp=2.5×10-9
(1)將SrSO4轉(zhuǎn)化成SrCO3該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{c(S{{O}_{4}}^{2-})}{c(C{{O}_{3}}^{2-})}$;該反應(yīng)能發(fā)生的原因是Ksp(SrCO3)<Ksp(SrSO4),反應(yīng)向更難溶的方向進(jìn)行.(用沉淀溶解平衡的有關(guān)理論解釋)
(2)對于上述反應(yīng),實(shí)驗(yàn)證明增大CO32-的濃度或降低溫度都有利于提高SrSO4的轉(zhuǎn)化率.判斷在下列兩種情況下,平衡常數(shù)K的變化情況(填“增大”“減小”或“不變”):
①升高溫度,平衡常數(shù)K減。
②增大CO32-的濃度,平衡常數(shù)K不變.
(3)已知,SrSO4和SrCO3在酸中的溶解性與BaSO4和BaCO3類似,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明上述過程中SrSO4是否完全轉(zhuǎn)化成SrCO3.實(shí)驗(yàn)所用的試劑為鹽酸;實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其相應(yīng)結(jié)論為若沉淀完全溶解,則證明SrSO4完全轉(zhuǎn)化成SrCO3,否則為完全轉(zhuǎn)化.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.下列關(guān)于膠體和溶液的說法中,不正確的是( 。
A.膠體和溶液都是均一、穩(wěn)定的分散系,靜置不易產(chǎn)生沉淀
B.膠體與納米級微粒在直徑上具有相同數(shù)量級
C.光線通過時(shí),膠體產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng),溶液則無丁達(dá)爾效應(yīng)
D.向Fe(OH)3膠體中逐滴加入稀硫酸無明顯現(xiàn)象

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19.某原電池總反應(yīng)離子方程式為2Fe3++Fe═3Fe2+,能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是( 。
A.正極為Cu,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液
B.正極為Cu,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液為Fe(NO32溶液
C.正極為Fe,負(fù)極為Cu,電解質(zhì)溶液為Fe2(SO43溶液
D.正極為Ag,負(fù)極為Zn,電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液

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