甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,是一种重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景。
(1)工业生产甲醇的常用方法是:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H = —90.8kJ/mol。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H = —571.6kJ/mol;
H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H = —241.8kJ/mol;
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H = —566.0kJ/mol
CH3OH(g) = CH3OH(l) △H = —37.3kJ/mol
①计算液体CH3OH的燃烧热为 。
②若在恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),下列表示该反应达到平衡状态的标志有 (填字母序号)。
A.有1个H—H键生成的同时有 3个C—H键生成 |
B.CO百分含量保持不变 |
C.容器中混合气体的压强不变化 |
D.容器中混合气体的密度不变化 |
(2)制甲醇所需要的H2,可用下列反应制取:H2O(g)+CO(g) H2(g)+ CO2(g) △H<0,某温度下该反应的平衡常数K=1。若起始时c(CO)=1mol•L-1,c(H2O)=2mol•L-1,试回答下列问题:
①该温度下,反应进行一阶段时间后,测得H2的浓度为0.5mol•L-1,则此时该反应v(正) v(逆)(填“>”、“<”或“=”);
②若反应温度不变,达到平衡后,H2O的转化率为 。
(3)某实验小组设计了如右图7所示的甲醇燃料电池装置。
①该电池工作时,OH— 向 极移动(填“a”或“b”);
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池负极反应的离子方程式为 。
醋酸是重要的一元酸,在有机和无机反应中都有应用。
(1)在酯化反应的实验中,乙酸、乙醇的用量和平衡时乙酸乙酯的生成量如下表:
反应 |
乙醇(mol) |
乙酸(mol) |
乙酸乙酯(mol) |
1 |
2 |
2 |
1.33 |
2 |
3 |
2 |
1.57 |
3 |
4 |
2 |
x |
4 |
5 |
2 |
1.76 |
由表中数据推测,数值x的范围是________。
(2)现有25°C时,pH=3的醋酸。请回答以下问题:
①若向醋酸中加入少量醋酸钠固体,此时溶液中将________(填“增大”“减小”或“不变”);
②若向醋酸中加入稀NaOH溶液,使其恰好完全反应,所得溶液的pH________7(填“>”“<”或“=”);
③若向醋酸中加入pH=11的NaOH溶液,且二者的体积比为1:1,则所得溶液中各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是________。
某二元酸(H2A)按下式发生电离:H2A=H++HA-;HA-H++A2-。现有下列四种溶液:
①0.01 mol·L-1的H2A溶液
②0.01 mol·L-1的NaHA溶液
③0.02 mol·L-1的HCl溶液与0.04 mol·L-1的NaHA溶液等体积混合
④0.02 mol·L-1的NaOH溶液与0.02 mol·L-1的NaHA溶液等体积混合
下列关于上述四种溶液的说法不正确的是 ( )
A.溶液②中存在水解平衡:HA-+H2OH2A+OH-
B.溶液③中有:c(HA-)+c(A2-)=c(Na+)
C.溶液④中有:c(OH-)=c(H+)+c(HA-)
D.四种溶液中c(HA-)大小:③>①>②>④
用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:
3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH<0
完成下列填空:
(1)在一定温度下进行上述反应,若反应容器的容积为2 L,3 min后达到平衡,测得固体的质量增加了2.80 g,则H2的平均反应速率为________mol/(L·min);该反应的平衡常数表达式K=________。
(2)上述反应达到平衡后,下列说法正确的是________。
a.其他条件不变,压强增大,平衡常数K减小
b.其他条件不变,温度升高,平衡常数K减小
c.其他条件不变,增大Si3N4物质的量平衡向左移动
d.其他条件不变,增大HCl物质的量平衡向左移动
(3)一定条件下,在密闭恒容的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是________。
a.3v逆(N2)=v正(H2)
b.v正(HCl)=4v正(SiCl4)
c.混合气体密度保持不变
d.c(N2):c(H2):c(HCl)=1:3:6
(4)若平衡时H2和HCl的物质的量之比为m/n,保持其他条件不变,降低温度后达到新的平衡时,H2和HCl的物质的量之比________m/n(填“>”、“=”或“<”)。
合成氨尿素工业生产过程中涉及的物质转化过程如下图所示。
(1)天然气在高温、催化剂作用下与水蒸气反应生成H2和CO的化学方程式为___________________________________。
(2)在合成氨生产中,将生成的氨气及时从反应后的气体中分离出来。运用化学平衡的知识分析这样做是否有利于氨的合成,说明理由:___________。
(3)下图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下,初始时氮气、氢气的体积比为1:3时,平衡混合物中氨的体积分数。
①若分别用vA(NH3)和vB(NH3)表示从反应开始至平衡状态A、B时的化学反应速率,则vA(NH3)________vB(NH3)(填“>”、“<”或“=”)。
②在相同温度下,当压强由p1变为p3时,合成氨反应的化学平衡常数________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
③在250°C、1.0×104kPa下,H2的转化率为________%(计算结果保留小数点后1位)。
甲醇可以与水蒸气反应生成氢气,反应方程式如下:
CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) ΔH>0
(1)一定条件下,向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CH3OH(g)和3 mol H2O(g),20 s后,测得混合气体的压强是反应前的1.2倍,则用甲醇表示该反应的速率为________。
(2)判断(1)中可逆反应达到平衡状态的依据是(填序号)________。
①v正(CH3OH)=v正(CO2)
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变
④CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
(3)下图中P是可自由平行滑动的活塞,关闭K,在相同温度时,向A容器中充入1 mol CH3OH(g)和2 mol H2O(g),向B容器中充入1.2 mol CH3OH(g)和2.4 mol H2O(g),两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L。试回答:
①反应达到平衡时容器B的体积为1.5aL,容器B中CH3OH转化率为________,A、B两容器中H2O(g)的体积百分含量的大小关系为:B(填“>”“<”或“=”)________A。
②若打开K,一段时间后重新达到平衡,容器B的体积为________L(连通管中气体体积忽略不计,且不考虑温度的影响)。