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。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:
CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)……Ⅰ,CH4的转化率与温度、压强的关系如右图。
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℃时平衡常数为 。
③在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(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能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ……Ⅱ。
④该反应的△H 0,△S 0(填“<”、“>”或“=”)。
⑤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
⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
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,画出其在0.1MPa和5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明各条曲线的压强。
工业上用CO生产燃料甲醇,一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。图1表示反应中能量的变化;图2表示一定温度下,在体积为2 L的密闭容器中加入4 mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化。
请回答下列问题:
(1)在“图1”中,曲线________(填:a或b)表示使用了催化剂;该反应属于________(填:吸热、放热)反应。
(2)下列说法正确的是________。
A.起始充入的CO为1 mol |
B.增加CO浓度,CO的转化率增大 |
C.容器中压强恒定时,反应已达平衡状态 |
D.保持温度和密闭容器容积不变,再充入1 mol CO和2 mol H2,再次达到平衡时n(CH3OH)/n(CO)会减小 |
(3)从反应开始到建立平衡,v(H2)=________;该温度下CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的化学平衡常数为______。若保持其它条件不变,将反应体系升温,则该反应化学平衡常数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)请在“图3”中画出平衡时甲醇百分含量(纵坐标)随温度(横坐标)变化的曲线,要求画压强不同的2条曲线(在曲线上标出P1、P2,且P1<P2)。
(5)已知CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-192.9 kJ/mol
又知H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44 kJ/mol,请写出32 g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式
______________________________________________________________________。
(6)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。写出用Co3+除去甲醇的离子方程式 。
下表为元素周期表的一部分,请参照元素①-⑧在表中的位置,用化学用语回答下列问题:
(1)⑤、⑥、⑦元素的原子半径由大到小的顺序为。(2)②、③、⑦元素的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是。
(3)由表中两种元素的原子按1︰1组成的常见液态化合物的稀溶液易被催化分解,可使用的催化剂为(填序号)。
a.MnO2b.FeCl3 c.Na2SO3 d.KMnO4
(4)元素⑥的氯化物溶液与稀氨水溶液反应的离子方程式。
工业上冶炼单质⑥的反应原理。
(5)某无色稀溶液X含有四种阴离子,是由②④⑥⑦⑧元素中的一种或两种组成。现取该溶液适量,向其中加入稀盐酸,产生沉淀的物质的量(n)与加入试剂体积(V)的关系如图所示。
则oa段转化为沉淀的离子(指来源于X溶液,下同)是________,ab段发生反应的离子是________,bc段发生反应的离子方程式为_____________________________________。
在一容积为2 L的密闭容器中,高温下发生下列反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),其中H2O、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化曲线如右图所示:
(1)反应处于平衡状态的时间区间是_____________。
(2)若反应进行到2 min时,改变了温度,使曲线发生如右图所示的变化,则温度为______(选填“升高”或“降低”),逆反应是____________(选填“吸”或“放”)热反应。
(3)反应至5 min时,若也只改变了某一个条件,使曲线发生如图所示变化,该条件可能是下述中的_________________。
A.增加了C | B.增加了水蒸气 | C.降低了温度 | D.增加了压强 |
现有一盛有无色固体物质M的试剂瓶,标签已破损(见图)。已知硫酸、盐酸、硝酸等是强酸,碳酸、氢硫酸、亚硫酸、醋酸等是弱酸,烧碱、苛性钾等是强碱,一水合氨等是弱碱。由强酸与强碱组成的正盐呈中性,由强酸弱碱组成的正盐呈酸性,由弱酸强碱组成的正盐呈碱性。
(1)若M的水溶液为中性,则实验室检验M中阴离子的离子方程式为_____________________________________。
(2)若M的水溶液呈碱性,加入过量盐酸后产生无色无味的气体,则产生的气体的化学式为_______________。
(3)若M置于空气中易被氧化为另一种物质,生成物的摩尔质量比M增加了16,则M的化学式为_______________。
(4)若M的水溶液呈碱性,加入过量盐酸后产生腐卵臭气味的气体,则M与盐酸反应后生成的气体在过量空气中燃烧的化学方程式为________________________。
现有W、X、Y三种元素,其结构与性质的描述如下表:
元素编号 |
元素结构及性质信息 |
W |
短周期元素,原子最外层有5个电子,液态单质常用于冷冻生命器官 |
X |
最外层电子数与内层电子数之差为4,高空中该元素的某种单质具有阻挡紫外线的作用 |
Y |
最外层电子数与X相同,单质燃烧后产生具有漂白性的气体 |
(1)写出X原子的结构示意图___________________;由W元素组成的单质的电子式__________________。
(2)用一个化学方程式表示X、Y的非金属性强弱:________________________。
(3)常温下,由1 g Y元素组成的单质与氢气反应,放出625 J热量,写出该反应的热化学方程式_________________________________________,从能量的角度分析,由0.5 g X元素组成的单质与氢气反应时,放出的热量____________(填“大于”、“小于”或“等于”)625 J。
(4)在新疆与青海交界处有一狭长的山谷,当地牧民经常遇到在风和日丽的晴天顷刻间电闪雷鸣,狂风大作,人畜皆遭雷击而倒毙,被当地牧民称为“魔鬼谷”。奇怪的是这里牧草茂盛,四季长青。请用化学方程式表示“魔鬼谷”牧草茂盛的原因:
①_______________________________________________;
②_______________________________________________;
③_______________________________________________。