乙醇是一種可燃性液體,按一定比例混合的乙醇汽油是一種新型清潔車用燃料,某科研機構研究利用CO2合成乙醇的方法:
(Ⅰ)2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H1
原料氣氫氣
(Ⅱ)CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H2
回答下列問題:
(1)使用乙醇汽油(汽油用戊烷代替)燃料時.氣缸工作時進行的反應較多,寫出燃燒產(chǎn)生有毒氣體CO、NO的所有反應的化學方程式:
 

(2)反應(i)中能夠提高氫氣轉化率的措施有
 

a.增大壓強          b.加催化劑
c.增大CO2的濃度     d.及時分離體系中的乙醇
(3)利用CO合成乙醇是目前工業(yè)生產(chǎn)較為成熟的工藝.已知下列熱化學方程式:
(Ⅲ)CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3
寫出以CO(g)與H2(g)為原料合成乙醇的熱化學方程式:
 
(焓變用△H1、△H3表示).
(4)反應(Ⅱ)中的甲烷和水蒸氣是在特定的催化劑表面上進行的,該反應在不同溫度下的化學平衡常數(shù)如下表:

由此推知反應(Ⅱ)的焓變△H2
 
0(填“>”、“=”或“<”).某溫度下,向容積為1L的密閉容器中加入1mol甲烷和1mol水蒸氣,經(jīng)過5h反應達到平衡狀態(tài),此時測得CH4的濃度變?yōu)?.5mol?L-1.該溫度下,反應(Ⅱ)的平衡常數(shù)K=
 
,反應開始至達到平衡時氫氣的反應速率v(H2)=
 

(5)機動車在改用乙醇汽油后,并不能減少氮氧化物的排放.使用合適的催化劑可使NO轉化為氮氣,實驗測得NO轉化為氮氣的轉化率隨溫度變化曲線如圖所示,由圖象可知,在沒有CO情況下,溫度超過775K,NO的轉化率減小,造成這種現(xiàn)象的原因可能是
 
;在NO和CO物質的量之比為1:1的情況下,應控制的最佳溫度為
 
左右.
考點:化學平衡的影響因素,熱化學方程式,反應速率的定量表示方法,化學平衡建立的過程
專題:化學反應中的能量變化,化學平衡專題
分析:(1)乙醇不完全燃燒生成一氧化碳和水,戊烷不完全燃燒生成一氧化碳和水,空氣中的氮氣和氧氣放電反應生成一氧化氮;
(2)2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(g),能夠提高氫氣轉化率的措施是改變條件使平衡正向進行,依據(jù)化學平衡移動原理分析判斷;
(3)依據(jù)(Ⅰ)(Ⅲ)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到CO(g)與H2(g)為原料合成乙醇的熱化學方程式;
(4)CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),分析圖標數(shù)據(jù)平衡常數(shù)隨溫度升高增大,說明反應是吸熱反應;依據(jù)化學平衡三段式列式計算平衡濃度,結合平衡常數(shù),反應速率概念計算得到;
(5)高溫度,發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低,說明反應向逆反應方向進行,該反應放熱;最佳溫度應為NO的轉化率最高時.
解答: 解:(1)乙醇不完全燃燒生成一氧化碳和水,戊烷不完全燃燒生成一氧化碳和水,空氣中的氮氣和氧氣放電反應生成一氧化氮,燒產(chǎn)生有毒氣體CO、NO的所有反應的化學方程式:CH3CH2OH+2O2
點燃
2CO+3H2O;2C5H12+11O2
點燃
10CO+12H2O; N2+O2
 放電 
.
 
2NO;
故答案為:CH3CH2OH+2O2
點燃
2CO+3H2O;2C5H12+11O2
點燃
10CO+12H2O; N2+O2
 放電 
.
 
2NO;
(2)2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(g),能夠提高氫氣轉化率的措施是改變條件使平衡正向進行;
a.反應是氣體體積減小的反應,增大壓強,平衡正向進行,氫氣轉化率增大,故a正確;         
b.加催化劑改變反應速率,不改變化學平衡,氫氣轉化率不變,故b錯誤;
c.增大CO2的濃度,會提高氫氣轉化率,故c正確;
d.及時分離體系中的乙醇,減少生成物,平衡正向進行,氫氣轉化率增大,故d正確;
故答案為:acd;
(3)(Ⅰ)2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H1
(Ⅲ)CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3
依據(jù)蓋斯定律(Ⅰ)+2(Ⅲ)得到CO(g)與H2(g)為原料合成乙醇的熱化學方程式2CO(g)+4H2(g)?CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=△H1+2△H3
故答案為:△H1+2△H3 ;
(4)分析圖標數(shù)據(jù)平衡常數(shù)隨溫度升高增大,說明反應是吸熱反應△H>0;
依據(jù)化學平衡三段式列式計算平衡濃度,結合平衡常數(shù),反應速率概念計算得到; 某溫度下,向容積為1L的密閉容器中加入1mol甲烷和1mol水蒸氣,經(jīng)過5h反應達到平衡狀態(tài),此時測得CH4的濃度變?yōu)?.5mol?L-1.            
                CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)
起始量(mol/L)  1        1         0       0
變化量(mol/L)  0.5      0.5       0.5     0.5
變化量(mol/L)  0.5      0.5       0.5     0.5
K=
0.5×0.53
0.5×0.5
=6.75;
反應開始至達到平衡時氫氣的反應速率v(H2)=
0.5mol/L
5h
=0.1mol/L?h;
故答案為:>;6.75;0.1mol/L?h;
(5)①升高溫度,發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低,說明反應向逆反應方向進行,該反應放熱;由圖可知,在
n(NO)
n(CO)
=1的條件下,約900℃時,NO還原為N2的轉化率為較大,850℃以上時轉化率增大幅度較小,則應控制在850℃,
故答案為:該反應是放熱反應,升高溫度反應更有利于向逆反應方向進行;850℃.
點評:本題考查較為綜合,涉及化學反應與能量變化、化學平衡常數(shù)、反應速率計算應用,側重于學生的分析能力和計算能力的考查,為高考常見題型和高頻考點,注意把握影響化學平衡的因素,難度中等.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

某研究性學習小組的同學為驗證濃硫酸與銅能反應而稀硫酸不能,設計了如圖所示裝置進行探究:將6.4g銅片和含0.2mol溶質的18.4mol?L-1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱,直到無氣體生成為止.(假定在此過程溶液體積不變)
(1)甲同學認為要證實上述結論,還應進行稀硫酸與銅片混合加熱實驗,你認為有無必要,并說明理由:
 

(2)下列試劑中能夠用來進一步證明反應結束后的燒瓶中確有余酸的是:
 

a.鐵粉       b.鈉      c.氯化鋇溶液       d.銀粉
(3)為定量測定余酸的物質的量濃度,甲、乙兩位同學進行了如下設計:
Ⅰ甲同學設想:在A裝置增加一個導管通氮氣驅趕氣體(假定生成的氣體全部逸出),先測定生成的SO2的量,然后計算剩余硫酸的濃度.他設計了如下二種方案來測定SO2的量:
方案①將產(chǎn)生的氣體緩緩通入足量用稀硫酸酸化的KMnO4溶液,再加入足量BaCl2溶液,過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀.
方案②將氣體緩緩通入足量硝酸鋇溶液中,然后過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀.
經(jīng)仔細分析后,發(fā)現(xiàn)有不合理之處,請?zhí)顚懴卤恚ǹ梢圆惶顫M):
序號 不合理的原因 誤差
(偏低或偏高)
改變措施
方案①
方案②
Ⅱ乙學生設計的方案是:分離出反應后的溶液并加蒸餾水稀釋至1000mL,取20.00mL于錐形瓶中,滴入2~3滴酚酞指示劑,用標準NaOH溶液進行滴定(已知氫氧化銅開始沉淀的pH約為5),這種方法能否求出余酸的濃度,理由是
 

(4)請再設計其他可行的實驗方案,來測定余酸的物質的量濃度,簡要寫出操作步驟及需要測定的數(shù)據(jù)(不必計算,不必寫操作細節(jié))
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

將32.64g銅與140ml一定濃度的硝酸反應,銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標況下的體積為11.2L,問NO的體積是多少L?NO2的體積為多少L?

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

甲、乙、丙是中學中常見的單質,X、Y、Z是常見的化合物.在常溫常壓下,甲是具有氧化性的黃綠色氣體,丙是棕紅色的液體,Y與Z含有相同的陽離子,X與Z含有相同的陰離子;它們之間有以下轉化關系:丙+乙→Z;X+丙→Z;X+甲→Y+丙.請回答下列問題:
(1)寫出甲、乙、丙三種物質的化學式
 
 
、
 
;
(2)寫出X與足量的甲在溶液中完全反應時的離子方程式
 

(3)欲在實驗室中制取并收集純凈、干燥的氣體甲,然后完成上述反應“X+甲→Y+丙”,某同學設計了如下圖所示的裝置.
①裝置A中發(fā)生反應的化學方程式為
 
;
②裝置B的作用是
 
;
③裝置C中的試劑為
 

④裝置D中收集氣體甲的方法名稱是
 
;
⑤裝置F的主要作用是
 
,反應原理的離子方程式為
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

全屬鎂具有很強的還原性,點燃的鎂條能在氨氣中劇烈燃燒,發(fā)生如下反應:
    ①Mg+2NH3
點燃
Mg(NH22+H2
    ②Mg+NH3
點燃
MgNH+H2
(1)如圖裝置A所示,鎂條在HN3中燃燒時,先落下的殘渣主要是Mg(NH22,后落下的殘渣主要是MgNH.其原因是
 

(2)為了使殘渣中Mg(NH22生成得更多,可以在鎂條燃燒前打開彈簧夾a,并將導管與充滿
 
氣體的裝置B連接,連接的導管接口為
 
(填編號“b”或“c”),理由是
 

(3)將固體殘渣在盛有水的燒杯中加熱至沸騰后,Mg(NH22和MgNH完全水解,產(chǎn)生Mg(OH)2和NH3.為了確保Mg(NH22和MgNH全部轉化為Mg(OH)2,加熱過程中必要的操作是
 

(4)將沉淀過濾、洗滌、烘干后,稱得Mg(OH)2的質量為0.435g.又測得裝置B中剩余氣體的密度為氫氣的10倍,體積為896ml(以上數(shù)據(jù)均折算成標準狀況).由此可推算出殘渣中各物質的量之比
nMg(NH2)2
nMgNH
=
 
.然而將上述鎂帶燃燒過程在相同情況下重復多次.固體殘渣中實際所得Mg(NH22和MgNH的物質的量之比總是小于該值,分析可能的原因是
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

1L K2SO4和MgSO4的混合溶液中,含鎂離子2.4g,硫酸根的物質的量濃度為1mol/L,則MgSO4和K2SO4的物質的量濃度分別為
 
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序數(shù)依次增大,它們的原子核外層數(shù)之和為10;B的化合物種類繁多,數(shù)目龐大.C、D是空氣中含量最多的兩種元素;D、E兩單質可以生成兩種不同的離子化合物.
(1)寫出E的單質與A、D兩元素形成其常見化合物反應的離子方程式
 

(2)由A、C、D三元素所形成的常見鹽溶液呈
 
性(填“酸”、“中”、“堿”),其原因用離子方程式表示為
 

(3)B的相對分子質量最小的氫化物的燃燒熱為8903kJ?mol-1,寫出其燃燒的化學方程式
 

(4)X、Y是均由C、D兩元素組成的化合物,且C、D在X、Y中的價態(tài)相同,某溫度下相互轉化時的量變關系如圖:
①X的化學式是
 

②圖中a、b、c、d四點中,表示反應處于平衡狀態(tài)的是
 

③該溫度下,反應Y轉化為X的平衡常數(shù)為
 

④反應進行到t2時刻,改變的條件可能是
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

碳和氮的化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關.
(1)在一恒溫、恒容密閉容器中發(fā)生反應:Ni(s)+4CO(g)
50-80℃
180-200℃
Ni(CO)4(g),利用該反應可以將粗鎳轉化為純度達99.9%的高純鎳.對該反應的說法正確的是
 
(填字母編號).

A.增加Ni的量可提高CO的轉化率,Ni的轉化率降低
B.縮小容器容積,平衡右移,△H減小
C.反應達到平衡后,充入CO再次達到平衡時,CO的體積分數(shù)降低
D.當4v[Ni(CO)4]=v(CO)時或容器中混合氣體密度不變時,都可說明反應已達化學平衡狀態(tài)
(2)CO與鎳反應會造成鎳催化劑中毒.為防止鎳催化劑中毒,工業(yè)上常用SO2將CO氧化,二氧化硫轉化為單質硫.已知:C(s)+
1
2
O2(g)═CO(g)△H=-Q1kJ?mol-1
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-Q2kJ?mol-1
S(s)+O2(g)═SO2(g)△H=-Q3kJ?mol-1
則SO2(g)+2CO(g)═S(s)+2CO2(g)△H=
 

(3)金屬氧化物可被一氧化碳還原生成金屬單質和二氧化碳.圖1是四種金屬氧化物(Cr2O3、SnO2、PbO2、Cu2O)被一氧化碳還原時lg
c(CO)
c(C
O
 
2
)
與溫度(t)的關系曲線圖.
700℃時,其中最難被還原的金屬氧化物是
 
(填化學式),用一氧化碳還原該金屬氧化物時,若反應方程式系數(shù)為最簡整數(shù)比,該反應的平衡常數(shù)(K)數(shù)值等于
 

(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池,其原理如圖2所示.該電池在使用過程中石墨I電極上生成氧化物Y,其電極反應式為
 
.若該燃料電池使用一段時間后,共收集到20mol Y,則理論上需要消耗標準狀況下氧氣的體積為
 
L.

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

下列試管實驗的方案中,一定能達到實驗目的是( �。�
A、制備乙酸丁酯:加入正丁醇和乙酸,再滴加幾滴濃硫酸,振蕩,水浴加熱
B、檢驗甲基橙試液中是否混有微量酚酞:按如圖所示上升紙上層析法實驗
C、檢驗醛基:加入CuSO4溶液和NaOH溶液各1mL,振蕩,加入乙醛溶液,煮沸
D、比較苯酚、乙酸、碳酸的酸性:乙酸和純堿反應產(chǎn)生的氣體通入苯酚鈉溶液中

查看答案和解析>>

同步練習冊答案