题目
题型:不详难度:来源:
I:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206.0kJ•molˉ1
II:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-129.0kJ•molˉ1
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
(2)将1.0mol CH4和1.0mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室,在一定条件下发生反应I,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。
①假设100℃时达到平衡所需构时间为5min,则用H2表示该反应的平均反应速率为 。
②1000C时反应I的平衡常数为 。
(3)在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下,将a molCO与2a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇,平衡后将容器舶容积压缩到原来的1/2,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是 (填字母序号)。
A.平衡常数K增大 | B.正反应速率加快,逆反应速率减慢 |
C.CH3OH的物质的量增加 | D.重新平衡c(H2)/c(CH3OH)减小 |
答案
(2)0.003mol•Lˉ1•minˉ1(2分,单位写错0分) 6.75×10ˉ4(2分)
(3)C、D(共2分,只答对一个给1分,答错一个0分)
(4)O2+2H2O+4eˉ=4OHˉ或3O2+6H2O+12eˉ=12OHˉ(3分,电极反应式没配平0分) 负(2分) 6(2分)
解析
试题分析:(1)根据盖斯定律可知,已知反应I+II可得:CH4(g)+ H2O(g)= CH3OH(g)+H2(g) △H=+77.0kJ•molˉ1;(2)CH4的起始浓度为1.0mol÷100L=0.01mol•Lˉ1,读图可知100℃时其平衡转化率为50%,则CH4的变化浓度为0.01mol•Lˉ1×50%=0.005mol•Lˉ1,则v(CH4)= 0.005mol•Lˉ1÷5min=0.001mol•Lˉ1•minˉ1,根据系数之比等于速率之比可知,v(H2)=3×v(CH4)= 0.003mol•Lˉ1•minˉ1;根据变化浓度之比等于系数之比,则反应I:
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)
起始浓度/ mol•Lˉ1 0.01 0.01 0 0
变化浓度/ mol•Lˉ1 0.005 0.005 0.005 0.015
平衡浓度/ mol•Lˉ1 0.005 0.005 0.005 0.015
K=[c(CO)•c3(H2)]/[c(CH4)•c(H2O)]= [0.005×0.0153]/[ 0.005×0.005]=6.75×10ˉ4
(3)反应II是气态物质体积减小的反应,缩小容器体积,能增大各组分浓度,也能增大压强,平衡向正反应方向移动,但是平衡常数保持不变,因为温度不变平衡常数K不变,故A错误;同时增大反应物和生成物的浓度,正、逆反应速率均增大,但是v(正)>v(逆),所以平衡右移,故B错误;增大压强平衡右移,使生成物的量增加,故C正确;增大压强平衡向正反应方向移动,反应物浓度减小,生成物浓度增大,则重新平衡后反应物浓度/生成物浓度的值减小,故D正确;(4)甲醇完全燃烧生成CO2和H2O,CO2和过量KOH反应生成K2CO3和H2O,则该电池负极的主要反应物和产物分别是CH3OH、CO32ˉ,碳元素由-2价升为+4价,则CH3OH-6eˉ→CO32ˉ,由于KOH是强碱,应该用OHˉ使左右电荷守恒,则CH3OH-6eˉ+8OHˉ→CO32ˉ,根据氢、氧原子个数守恒可得,负极反应式为CH3OH-6eˉ+8OHˉ=CO32ˉ+6H2O或2CH3OH-12eˉ+16OHˉ=2CO32ˉ+12H2O;而正极的主要反应物是O2,同理可推断正极反应式为O2+2H2O+4eˉ=4OHˉ或3O2+6H2O+12eˉ=12OHˉ;放电时负极流出电子,正极流入电子,则阴离子移向负极,阳离子移向正极,则溶液中的OHˉ移向负极;根据系数之比等于物质的量之比,则1mol甲醇完全反应失去6mol电子,因此该燃料电池转移6mol电子。
核心考点
试题【甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。I:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206.0kJ•m】;主要考察你对化学平衡状态的判断等知识点的理解。[详细]
举一反三
A.上述反应△H>0 |
B.图中P1<P2<P3 |
C.若在P3和316℃时,测得容器中n(H2)=n(CH3OCH3),此时v(正)<v(逆) |
D.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% |
(1)瓦纽科夫法熔炼铅,其相关反应的热化学方程式如下:
2PbS(s)+3O2(g)=2PbO(s)+2SO2(g) ΔH=" a" kJ/mol
PbS(s)+2PbO(s)=3Pb(s)+SO2(g) ΔH=" b" kJ·mol-1
PbS(s)+PbSO4(s)=2Pb(s)+2SO2(g) ΔH=" c" kJ·mol-1
反应3PbS(s) + 6O2(g) = 3PbSO4(s) ΔH="kJ" ·mol-1(用含a,b ,c的代数式表示)。
(2)还原法炼铅,包含反应PbO(s)+CO(g) Pb(s) + CO2(g) ΔH,该反应的平衡常数的对数值与温度的关系如下表
温度 | 300 | 727 | 1227 |
lgK | 6.17 | 2.87 | 1.24 |
①该还原反应的△H0(选填:“>”“<”“=”)。
②当IgK=1且起始时只通入CO(PbO足量),达平衡时,混合气体中CO的体积分数为 。
(3)引爆导弹、核武器的工作电源通常Ca/PbSO4热电池,其装置如图所示,该电池正极的电极反应式为 。
(4)PbI2:可用于人工降雨。取一定量的PbI2固体,用蒸馏水配制成t℃饱和溶液,准确移取25.00mLPbI2饱和溶液分次加入阳离子交换树脂RH+(发生:2RH++PbI2=R2Pb+2H++2I-),用250ml洁净的锥形瓶接收流出液,最后用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性,将洗涤液一并盛放到锥形瓶中(如图)。加入酚酞指示剂,用0.0025mol·L-1NaOH溶液滴定,当达到滴定终点时,用去氢氧化钠溶液20.00mL。可计算出t℃时PbI2 Ksp为 。
(5)铅易造成环境污染,水溶液中的铅存在形态主要有6种,它们与pH关系如图所示,含铅废水用活性炭进行处理,铅的去除率与pH关系如图所示。
①常温下,pH=6→7时,铅形态间转化的离子方程式为 。
②用活性炭处理,铅的去除率较高时,铅主要应该处于 (填铅的一种形态的化学式)形态。
A.0~t2时,v正>v逆 |
B.t2时刻改变的条件可能是加催化剂 |
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到反应限度时,A的体积分数Ⅰ=Ⅱ |
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到反应限度时,平衡常数I<Ⅱ |
反应时间/min | 0 | 2 | 4 | 6 |
n(CO)/mol | 1.20 | 0.90 | | 0.80 |
n(H2O)/ mol | 0.60 | | 0.20 | |
①反应在2 min内的平均速率为v(H2O)=___________;
②800℃时,化学平衡常数K的值为_______________;
③保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20 mol H2O,与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率______(填“增大”或“减小”或“不变”)。
④在恒温恒压密闭容器中通入CO和H2O各1 mol发生该反应,当反应达到平衡后,维持温度与压强不变,t1时再通入各1 mol的CO和H2O的混合气体,请在右图中画出正(v正)、逆(v逆)反应速率在t1后随时间t变化的曲线图。
Ⅱ.实验室中利用复分解反应制取Mg(OH)2。实验数据和现象如下表所示(溶液体积均取用1mL):
组别 | 药品1 | 药品2 | 实验现象 |
I | 0.01 mol/L NaOH溶液 | 0.01 mol/L MgCl2溶液 | 生成白色沉淀 |
II | 0.01 mol/L氨水 | 0.01 mol/L MgCl2溶液 | 无现象 |
III | 0.1 mol/L氨水 | 0.1 mol/L MgCl2溶液 | 现象III |
IV | 0.1 mol/L氨水 | 0.01 mol/L MgCl2溶液 | 生成白色沉淀 |
V | 0.01 mol/L氨水 | 0.1 mol/L MgCl2溶液 | 无现象 |
①现象III是 ;
②如果向0.028 mol/L的MgCl2溶液中加入等体积的NaOH溶液,请计算NaOH溶液的浓度至少达到
mol/L时,溶液中开始出现白色沉淀(Ksp(Mg(OH)2)= 5.6×10-12)。
③MgCl2溶液和氨水混合后存在下列化学平衡:Mg2+(aq) + 2NH3·H2O(aq)2NH4+(aq) + Mg(OH)2(s)该反应化学平衡常数的表达式为K= ,列出该反应平衡常数K与Kb(NH3·H2O)、Ksp(Mg(OH)2)的关系式 。
A.对于平衡体系:H2(g)+I2(g)==2HI(g),其它条件不变时,增大体系压强,平衡向正反应方向移动,体系颜色加深 |
B.—定温度下,物质的量浓度相同的4种溶液①CH3COONa②NaNO3③Na2CO3④NaOH,pH的大小顺序是④>③>①>② |
C.0.1mol•L-1的氨水加水稀释后,NH3•H2O的电离程度增大,c(OH-)增大,c(H+)减小 |
D.常温下,c(H+)/c(OH-)=10-10的溶液中:Na+、Al3+、SO-2-、NO3-可大量共存 |
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