【題目】(12分)二氧化碳是用途非常廣泛的化工基礎(chǔ)原料,回答下列問題:

1)工業(yè)上可以用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。

已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) △H=-130kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-572kJ·mol-1

CH3OH(l)的燃燒熱△H=___________

2)在催化劑作用下,CO2CH4可直接轉(zhuǎn)化為乙酸:CO2(g)+CH4(g)=CH3COOH(g) △H>0在不同溫度下乙酸的生成速率變化如圖所示。

①當(dāng)溫度在250℃—300℃范圍時,乙酸的生成速率減慢的主要原因是_________。

②欲使乙酸的平衡產(chǎn)率提高,應(yīng)采取的措施是_____________(任寫一條措施即可)。

(3)一定條件下,在密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2CO(g)C(s)+CO2(g)。

①下列能說明該反應(yīng)達到平衡的是___________。

A.容器內(nèi)混合物的質(zhì)量不變

B.CO和CO2的物質(zhì)的量之比不再變化

C.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化

D.形成amolC=O鍵的同時斷裂amolCO鍵

②向某恒容容器中通入一定量的CO發(fā)生上述反應(yīng),在不同溫度下CO2的物質(zhì)的量濃度c(CO2)隨溫度的變化如上圖所示,則該反應(yīng)為________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。

③向容積可變的某恒壓容器中通入amolCO,TC時反應(yīng)經(jīng)過10min達平衡,CO的體積分數(shù)為75%。CO的平衡轉(zhuǎn)化率為_______。在容積改變的條件下,反應(yīng)速率可用單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量變化來表示,則0-10min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(CO2)=__________。

【答案】 728 kJmol-1 催化劑活性降低(或催化劑中毒等) 升高溫度或增大壓強等 BC 放熱 40% 0.02a mol·min-1

【解析】(1)已知:130KJ/mol,②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-572kJ·mol-1。根據(jù)蓋斯定律,將3/2-①得:,即△H=(-572 kJ·mol -13/2)-( -130kJ·mol-1)

=728 kJmol-1的燃燒熱為728 kJmol-1

(2)①催化劑的活性與溫度有關(guān),當(dāng)溫度在范圍時,乙酸的生成速率減慢的主要原因是催化劑活性較低。答案:催化劑活性降低(或催化劑中毒等

欲使乙酸的平衡產(chǎn)率提高,應(yīng)該使平衡正向移動。因為正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡正向移動,乙酸的平衡產(chǎn)率提高; 增大壓強,平衡正向移動,乙酸的平衡產(chǎn)率提高;答案:升高溫度或增大壓強等

(3)①2CO(g)C(s)+CO2(g)。是兩邊氣體體積數(shù)不等的反應(yīng),根據(jù)質(zhì)量守恒定律

A.容器內(nèi)混合物的質(zhì)量不變不能作為判斷平衡的依據(jù),故A錯;B.CO和CO2的物質(zhì)的量之比不再變化說明CO和CO2的量不在改變,能作為判斷平衡的標(biāo)志;C.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量是物質(zhì)的質(zhì)量比上物質(zhì)的摩爾質(zhì)量,根據(jù)方程式混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化,可以作為判斷平衡的依據(jù); 故C對;D. 根據(jù)2CO(g)C(s)+CO2(g)CO CO2分別在等號的兩側(cè),形成amolC=O鍵的同時形成2amolCO鍵,所以D錯;答案為B C。

向某恒容容器中通入一定量的CO發(fā)生上述反應(yīng),2CO(g)C(s)+CO2(g),平衡后升高溫度,CO2量逐漸減少,說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。答案;放熱。

③向容積可變的某恒壓容器中通入amolCO,TC時反應(yīng)經(jīng)過10min達平衡,CO的體積分數(shù)為75%。CO的平衡轉(zhuǎn)化率為_______。在容積改變的條件下,反應(yīng)速率可用單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量變化來表示,則0-10min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(CO2)=__________。

2CO(g)C(s)+CO2

初始物質(zhì)的量 a 0 0

變化的物質(zhì)的量 2x x x

平衡物質(zhì)的量 a-2x x x

達平衡,CO的體積分數(shù)為75%,所以=75% x=0.2a CO的平衡轉(zhuǎn)化率=20.2a/a= 40%。0-10min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(CO2)=0.2amol/10min = 0.02a mol·min-1.答案:

. 40% 0.02a mol·min-1。

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2)能證明A 中發(fā)生的是取代反應(yīng),而不是加成反應(yīng),試管C 中苯的作用是__________。反應(yīng)開始后,觀察D E 兩支試管,看到的現(xiàn)象分別是___________,________;

3)反應(yīng) 2 min3 min 后,在 B 中的氫氧化鈉溶液里可觀察到的現(xiàn)象是______、_____

4)苯是一種重要的化工原料,以下是用苯作為原料制備某些化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖:

已知:aRNO2 RNH2

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c+H2SO4()+H2O

A 轉(zhuǎn)化為 B 的化學(xué)方程式是________;

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