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CH4和H2O在一定条件下, 可以转化为合成一系列有机化合物、氨的重要原料(CO...

CH4和H2O在一定条件下, 可以转化为合成一系列有机化合物、氨的重要原料(CO+H2),这种方法称作甲烷水蒸气重整法制合成气,其能量变化如图:

(1)甲烷水蒸气重整法制合成气的热化学方程式为_______;该反应只有在_____(填“高温”、“低温”或“常温”)才自发进行。

(2)下列有关甲烷水然气重整法制合成气的说法正确的是_____(填字母)。

A.相同条件下,该反应的逆反应更易发生 

B.恒温恒容时充入一定量CO2,可促进CH4转化并可调节CO和H2的比例 

C.若反应的高效催化剂为A,则A一定是CO和H2合成CH4的高效催化剂 

D.恒温时向上述平衡体系中充入少量Ar,平衡一定不移动 

E.有副反应:H2O+COCO2+H2 

(3)在恒容密闭容器中充入2mol的CH4和H2O(g)混合气体,且CH4和H2O(g)的物质的量之比为x,相同温度下测得H2平衡产率与x的关系如图所示。请问a、b两点比较(填“>”、“<”、“=”);CH4的转化率a点____b点,a点CH4的浓度_____b点H2O(g)的浓度,氢气的产率a点_____b点。

(4)当充入CH4和H2O(g)物质的量之比1:2.2时,温度、压强p对平衡时CO体积分数φ(CO)的影响如图,则压强由大到小的排序是_____;当T<450℃和T≥1000℃时,压强p对φ(CO)几乎无影响的原因是_____________________ 

(5)在下图左室充入1molCH4和H2O(g)混合气体(物质的量之比为1:1),恒温条件下反应建立平衡,测得CH4的转化率为50%,则其平衡常数为_________ 

 

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.1 kJ/mol 高温 ABCE > = = p3>p2>p1 当T<450℃时,几乎不反应,所以压强的改变对φ(CO) 几乎无影响;当T≥1000℃时,φ(CO)已经很大,甲烷的转化率已经达到了90%以上,所以压强的改变对φ(CO)影响很小。 0.75 【解析】(1)本题考查热化学反应方程式的书写,以及反应反应方向的进行,根据能量变化图,热反应方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=(240.1-34.0)kJ·mol-1=+206.1kJ·mol-1;根据△G=△H-T△S,此反应是吸热反应,即△H<0,此反应是熵增,即△S>0,因此能自发进行,△G<0,即在高温下;(2)本题考查影响化学反应速率的因素,A、根据图像,逆反应的活化能小,因此逆反应更易发生,故A正确;B、反应体系中存在CO+H2O CO2+H2反应,恒温恒容时充入一定量的CO2,可促进产物中H2反应,提高CH4的平衡转化率,并适当减少H2的物质的量,增加CO的物质的量,调节CO和H2的比例,故B正确;C、使用催化剂降低反应的活化能,某可逆反应的正反应使用催化剂一定也是逆反应的催化剂,故C正确;D、恒温恒容时充入非反应气体,组分的浓度不变,平衡不移动,如果是恒温恒压下,充入非反应气体,组分的浓度降低,平衡正向移动,故D错误;E、反应体系中存在CO+H2O CO2+H2反应,故E正确;(3)本题是影响化学平衡移动的因素以及化学平衡的计算,x越大,甲烷的量越多,因此甲烷的转化率降低,即a点甲烷的转化率大于b点甲烷转化率;当比值为9:11,设甲烷为9mol,H2O为11mol, CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) 起始:9 11 0 0 变化:x x x 3x 平衡:9-x 11-x x 3x 氢气的体积分数为3x/(20+2x) 当比值为11:9,设甲烷为11mol,H2O为9mol, CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) 起始:11 9 0 0 变化:y y y 3y 平衡:11-y 9-y y 3y 氢气的体积分数为3y/(20+2y),因为在a点和b点,氢气的体积分数相等,即推出x=y,a点甲烷的浓度等于b点水蒸气的浓度;两点的氢气产率相等;(4)考查影响化学平衡移动的因素,相同温度下增大压强,平衡向逆反应方向移动,CO的体积分数减小,则压强p3>p2>p1;当T<450℃时,几乎不反应,所以压强的改变对φ(CO) 几乎无影响;当T≥1000℃时,φ(CO)已经很大,甲烷的转化率已经达到了90%以上,所以压强的改变对φ(CO)影响很小;(5)考查化学平衡常数的计算CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) 起始:0.5 0.5 0 0 变化:0.25 0.25 0.25 0.75 平衡:0.25 0.25 0.25 0.75 等温等压下,体积之比等于物质的量之比,达到平衡后,容器的体积为1.5L,根据平衡常数的定义,K=c3(H2)×c(CO)/[C(CH4)×c(H2O)],代入数值,解得K=0.75。 点睛:本题易错点是化学平衡的计算,化学平衡的计算,一般采用“三段式”进行计算,列出起始、变化、平衡,如问题(5)计算化学平衡常数,就采用三段式,进行计算,但平衡常数是浓度的幂之积,需要计算反应后容器的体积,需要用等温等压下,体积之比等于物质的量之比求解。  
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考点分析:
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卤块的主要成分是MgCl2,此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。若以它为原料按图所示工艺流程进行生产,可制得轻质氧化镁(轻质体积蓬松,体积是等质量的重质氧化镁的三倍)。

若要求产品尽量不含杂质,而且生产成本较低,根据表1和表2提供的资料,填写空白:

表l  生成氢氧化物沉淀的pH

物质

开始沉淀

沉淀完全

Fe(OH)3

2.7

3.7

Fe(OH)2

7.6

9.6

Mn(OH)2

8.3

9.8

Mg(OH)2

9.6

11.l

 

已知:Fe2+氢氧化物呈絮状,不易从溶液中除去,常将它氧化为Fe3+,生成Fe(OH)3沉淀除去。表2原料价格表

物质

价格/元 吨-1

漂液(含25.2%NaClO)

450

双氧水(含30%H2O2

2400

烧碱(含98%NaOH)

2100

纯碱(含99.5%Na2CO3

600

 

(1)为了加快卤块的溶解,我们可以选择那些方法_______(请写出两种方法);

(2)在步骤②中加入的试剂X,最佳的选择是________,在酸性条件下,其对应的离子方程式是________________

(3)在步骤③中加入的试剂应是________;之所以要控制pH=9.8,其目的是__________

(4)在步骤④中加入的试剂Z应是___________

(5)在步骤⑤中发生的反应是__________

 

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已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物的性质相似。现向ZnCl2溶液中逐渐滴加NaOH溶液,溶液的PH与某些离子的浓度关系如图(横坐标为溶液的pH,纵坐标为Zn2+或[Zn(OH)4]2-的物质的量浓度的对数;假设Zn2+的浓度为10-5mol/L时,已沉淀完全)。则下列说法不正确的是

A. 某废液中含Zn2+,沉淀对Zn2+以控制溶液pH的范围是(8,12 ) ,

B. 往ZnCl2溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,反应的离子方程式可表示为:Zn2++4OH-=[Zn(OH)4]2-

C. 向1L 0.01mol/LZnCl2溶液中逐渐滴加NaOH溶液,当PH>6时Zn2+开始沉淀

D. 向1L 0.01mol/LZnCl2溶液中逐渐滴加NaOH溶液至PH=7,此时溶液中Zn2+的浓度为10-3mol/L

 

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英国赫瑞瓦特大学陶善文博士研究出以尿素为动力的燃 料电池新技术。用这种电池可直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水,又能发电。尿素燃料电池结构如图所示,关于该电池描述正确的是

A.电池工作时H+移向负极

B.该装置还可以将电能转化成为化学能

C.理论上电池工作时,每消耗672L O2时,可以净化2mol CO(NH2)2

D.电池的负极反应式为:CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+

 

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根据下列操作及现象,所得结论正确的是

序号

操作及现象

结论

A

将0.1mol/L氨水稀释成0.01mol/L,测得PH由11.1变成10.6

稀释后NH3·H2O的电离程度减小

B

常温下,测得饱和Na2CO3溶液的PH大于饱和NaHCO3溶液

常温下水解程度:CO32->HCO3-

C

向25 mL冷水和沸水中分别滴入5滴FeCl3饱和溶液,前者为黄色,后者为红褐色

温度升高,Fe3+的水解程度增大

D

溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热产生的气体通入KMnO4酸性溶液中,溶液褪色

产生的气体为乙烯

 

 

A. A    B. B    C. C    D. D

 

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短周期主族元素X、Y、Z的原子序数依次递增,其原子的最外层电子数之和为14。Y和Z位于同一周期,Z原子最外层电子数是X原子内层电子数的3倍或者Y原子最外层电子数的2倍。下列说法不正确的是

A. X的氯化物溶液与其最高氧化物对应的水化物溶液的酸碱性相反

B. X和Y的最高价氧化物对应的水化物都是强酸

C. Y的氧化物既可与强酸反应又可与强碱反应,并可用来制作耐火材料

D. Z的氢化物与X的氢化物能够发生化学反应

 

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