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“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍,科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和...

“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍,科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法,连续产出了高热值的煤炭气,其主要成分是CO和H2。CO和H2可作为能源和化工原料,应用十分广泛。生产煤炭气的反应之一是:C(s)+H2O(g)满分5 manfen5.comCO(g)+H2(g)−131.4 kJ。

(1)在容积为3L的密闭容器中发生上述反应,5min后容器内气体的密度增大了0.12g/L,用H2O表示0~5miin的平均反应速率为_________________________。

(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________(选填编号)。

a.v (C)= v(H2O)    b.容器中CO的体积分数保持不变

c.c(H2)=c(CO)        d.炭的质量保持不变

(3)若上述反应在t0时刻达到平衡(如图),在t1时刻改变某一条件,请在右图中继续画出t1时刻之后正反应速率随时间的变化:

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①缩小容器体积,t2时到达平衡(用实线表示);

②t3时平衡常数K值变大,t4到达平衡(用虚线表示)。

(4)在一定条件下用CO和H2经如下两步反应制得甲酸甲酯:

①CO(g) + 2H2(g)满分5 manfen5.comCH3OH(g)    ②CO(g) + CH3OH(g)满分5 manfen5.comHCOOCH3(g)

①反应①中CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。在不改变反应物用量的情况下,为提高CO的转化率可采取的措施是                                 

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②已知反应①中CO的转化率为80%,反应②中两种反应物的转化率均为85%,则5.04kgCO最多可制得甲酸甲酯         kg。

 

(本题共10分) (1)0.002mol/(L·min)(2分) (2)b、d(2分)  (3)(图略,合理给分)①t1时突增的u正渐增至t2时保持不变;②t3时突增的u正渐减至t4时保持不变(各1分) (4)①降温、加压;将甲醇从混合体系中分离出来(2分) ②4.08(2分) 【解析】 试题分析:(1)5min后容器内气体的密度增大了0.12g/L,因此气体的质量增加了0.12g/L×3L=0.36g,根据方程式可知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)  △m↑                          1mol                     12g                          0.03mol                  0.36g 所以消耗水蒸气的物质的量浓度是0.03mol÷3L=0.01mol/L,因此用H2O表示0~5miin的平均反应速率为0.01mol/L÷5min=0.002mol/(L·min)。 (2)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。a.碳是固体,不能用来表示,a不正确;b.容器中CO的体积分数保持不变,说明反应得到平衡状态,b正确;c.c(H2)=c(CO),但没有指明反应的方向,所以可逆反应不一定达到平衡状态,c不正确;d.炭的质量保持不变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,d正确,答案选bd。 (3)①缩小容器体积,压强增大,反应速率增大。正方应是体积增大的可逆反应,所以平衡向逆反应方向移动,即正反应速率逐渐增大到锌平衡,因此曲线可以表示为。 ②t3时平衡常数K值变大,说明平衡向正反应方向移动。正方应是吸热反应,所以改变的条件是升高温度,因此正反应速率增大,然后逐渐减小到新平衡状态,所以曲线可以表示为。 (4) ①根据图像可知,在压强相同时,温度越高,CO的转化率越低,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正方应是放热反应。温度相同时,压强越大,CO的转化率越高,所以为提高CO的转化率可采取的措施是降温、加压或将甲醇从混合体系中分离出来。 ②5.04kgCO的物质的量是5040g÷28g/mol=180mol。设参加反应①的CO物质的量是x,则参加反应②的CO物质的量是180mol-x。反应①中CO的转化率为80%,则反应中生成的甲醇物质的量是0.8x。在反应②中两种反应物的转化率均为85%,则0.8x×0.85=(180mol-x)×0.85,解得x=100mol,所以实际生成的甲酸甲酯的物质的量是0.8x×0.85=68mol,其质量是68mol×60g/mol=4080g=4.08kg。 考点:考查可逆反应平衡状态判断、外界条件对平衡状态和反应速率的影响以及反应速率和产率的有关计算等
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考点分析:
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钠是活泼的碱金属元素,钠及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。

完成下列计算:

(1)叠氮化钠(NaN3)受撞击分解产生钠和氮气,故可应用于汽车安全气囊。若78克叠氮化钠完全分解,产生标准状况下氮气___________________L 。

(2)钠-钾合金可在核反应堆中用作热交换液。5.05 g钠-钾合金溶于200 mL水生成0.075 mol氢气。计算溶液中氢氧化钠的物质的量浓度______________________(忽略液体体积变化)。

(3)氢氧化钠溶液处理铝土矿并过滤,得到含铝酸钠的溶液。向该溶液中通入二氧化碳,有下列反应:  2NaAl(OH)4+CO2→2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2O。己知通入二氧化碳112 L(标准状况下),生成的Al(OH)3和Na2CO3的物质的量之比为4:5。若向该溶液中通入的二氧化碳为224L(标准状况下),计算生成的 Al(OH)3和Na2CO3的物质的量的最大值。

(4)为测定某硫酸吸收含氨气废气后,所得铵盐中氮元素的质量分数,现将不同质量的铵盐固体分别加入到50.00mL相同浓度的氢氧化钠溶液中,沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全,测定浓硫酸增加的质量。部分测定结果如下表:

铵盐的质量/g

10.00

20.00

30.00

50.00

浓硫酸增加的质量/g

m

m

1.29

0

 

试回答:

该铵盐的成分为_______________________________。

该铵盐中氮元素的质量分数为:_______________________________(须列式计算)。

 

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某化合物A经碱性水解后得到B,酸化后得到C(C8H8O2)。核磁共振氢谱表明,C含有苯环,且苯环上有2种氢原子。B经过下列各步反应后得到G(C8H12O4),核磁共振氢谱显示G中只有1种氢原子。

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请回答下列问题:

(1)有机物类别:A物质属于______类,C物质属于________类。

(2)写出满足下列条件的C的所有同分异构体:__________________________________________。

①是苯的对位二取代化合物;②能与FeCl3溶液发生显色反应;③不考虑烯醇(满分5 manfen5.com)结构。

(3)写出F→G反应的化学方程式:_____________________________________________________。

(4)写出A的结构简式:_____________________________________。

(5)在G的粗产物中,经检测含有聚合物杂质。写出聚合物杂质可能的结构简式(仅要求写出1种):__________________________________。

 

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F是新型降压药替米沙坦的中间体,可由下列路线合成:

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(1)D→E的反应类型是_________,E→F的反应类型是__________________________。

(2) C中含有的官能团名称是_________。已知固体C在加热条件下可溶于甲醇,下列有关C→D的说法正确的是____________________。

a.使用过量的甲醇,是为了提高D的产量       b.浓硫酸的吸水性可能会导致溶液变黑

c.甲醇既是反应物,又是溶剂                 d.D的化学式为C9H9NO4

(3)E的同分异构体苯丙氨酸(a-氨基-ß-苯基丙酸)经缩合反应形成的高聚物是________(写结构简式)。

 

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实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(反应装置如图所示)。

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(1)制备实验开始时,先检查装置气密性,接下来的操作依次是__________(填序号)。

A.往烧瓶中加入MnO2粉末   B.加热    C.往烧瓶中加入浓盐酸

制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定已分离出过量MnO2后的反应残余液中盐酸的浓度,探究小组同学提出的下列实验方案:

甲方案:与足量AgNO3溶液反应,称量生成的AgCl质量。

乙方案:与已知量CaCO3(过量)反应,称量剩余固体的质量。

丙方案:与足量Zn反应,测量生成的H2体积。

继而进行下列判断和实验:

(2)判定甲方案不可行,理由是______________________________________________________。

(3)乙方案的实验发现,固体中含有MnCO3,说明碳酸钙在水中存在__________________,测定的结果会:______________________(填“偏大”、“偏小”或“准确”)。

进行丙方案实验:装置如图所示(夹持器具已略去)。

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(4)使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将________转移到______中。

(5)反应完毕,每间隔1分钟读取气体体积,发现气体体积逐渐减小,直至不变。 气体体积逐次减小的原因是____________(排除装置和实验操作的影响因素)。

(6)小组内又有同学提出还可采用酸碱中和滴定法测定残余液中盐酸的浓度,但还需经查阅资料知道:________________________________________________________ 。

 

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某同学进行实验研究时,欲配1.0mol•L-1Ba(OH)2溶液,但只找到在空气中暴露已久的Ba(OH)2·8H2O试剂(化学式量:315)。在室温下配制溶液时发现所取试剂在足量的水中仅部分溶解,烧杯中存在大量未溶物。为探究原因,该同学查得Ba(OH)2·8H2O在283K、293K和303K时的溶解度(g/100g H2O)分别为2.5、3.9和5.6。

(1)烧杯中未溶物可能仅为BaCO3,理由是___________________________________。

(2)假设试剂由大量Ba(OH)2·8H2O和少量BaCO3组成,设计实验方案,进行成分检验。在答题纸上进一步完成实验步骤、预期现象和结论。(不考虑结晶水的检验;室温时BaCO3饱和溶液的pH=9.6)

限选试剂及仪器:稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH计、烧杯、试管、带塞导气管、滴管

实验步骤

预期现象和结论

步骤1:取适量试剂于洁净烧杯中,加入足量蒸馏水,充分搅拌,静置,过滤,得滤液和沉淀。

 

步骤2:取适量滤液于试管中,滴加稀硫酸。

 

步骤3:取适量步骤1中的沉淀于试管中,_____。

 

步骤4:

 

 

将试剂初步提纯后,准确测定其中Ba(OH)2·8H2O的含量。实验如下:

(3)配制250ml 约0.1mol•L-1Ba(OH)2溶液:准确称取w克试样,置于烧杯中,加适量蒸馏水,__________,将溶液转入_____________,洗涤,定容,摇匀。

(4)滴定:准确量取25.00ml所配制Ba(OH)2溶液于锥形瓶中,滴加指示剂,将__________(填“0.020”、“0.05”、“0.1980”或“1.5”)mol•L-1盐酸装入50ml酸式滴定管,滴定至终点,记录数据。重复滴定2次。平均消耗盐酸Vml。 计算Ba(OH)2·8H2O的质量分数=__________________(只列出算式,不做运算)

(5)室温下,________(填“能”或“不能”) 配制1.0 mol•L-1Ba(OH)2溶液。

 

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