甲醇既是重要的化工原料,又可称为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol-1
②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=—58 kJ·mol-1
③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应①的化学平衡常数K的表达式为 。下图中能正确反映该反应平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填“a”或“b”),其判断理由是 。
(2)合成气的组成时,体系中的CO平衡转化率(a)随温度升高而减小,分析其主要原因有:反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;还有 。
(3)若在一定条件下,容积恒定为VL的反应室中充入amolCO与2amolH2,在催化剂作用下仅发生反应①,下列措施一定使c(CH3OH)/c(CO)增大的是 (填字母)。
A.升高温度 B.充入Ar(g)使体系的总压增大
C.恒温恒容再充入H2 D.恒温恒容再充入a mol CO和2a mol H2
白云石的主要成份是CaCO3·MgCO3,在我国有大量的分布。以白云石为原料生产的钙镁系列产品有广泛的用途。白云石经煅烧、熔化后得到钙镁的氢氧化物,再经过碳化实现Ca2+、Mg2+的分离。
已知:碳化反应是放热反应,化学方程式Ca(OH)2+Mg(OH)2+3CO2CaCO3+Mg(HCO3)2+H2O。完成下列填空:
(1)Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性 (填“强”或“弱”)
Ca(OH)2的溶解度比Mg(OH)2的溶解度 (填“大”或“小”)。
(2)碳化温度保持在50~60 ℃。温度偏高不利于碳化反应,原因是 、 (至少写2点)。温度偏低也不利于碳化反应,原因是 。
(3)已知某次碳化时溶液中钙离子浓度随时间的变化如图所示,在10 min到13 min之内钙离子的反应速率为 。用化学方程式表示15 min之后钙离子浓度增大的原因 。
利用化学反应原理解决下列问题。
(1)在CuCl2水溶液中存在如下平衡:[Cu(H2O)4]2+(蓝)+4Cl— [CuCl4]2—(绿)+4H2O,请写出一个能使黄绿色CuCl2溶液向蓝色转化的操作是 。
(2)将铁粉和硫粉混合后加热,待反应一发生即停止加热,反应仍可持续进行,直至反应完全生成新物质硫化亚铁。这现象说明了 。
(3)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应: △H=+124 kJ·mol-1,工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气物质的量之比为1︰9),控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。
在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,说明水蒸气的加入相当于 (填“加压”或“减压”)的效果。
②控制反应温度为600℃的理由是 。
NH3及其盐都是重要的化工原料。
(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3,反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为 、 、 (填字母)。
(2)恒定温度下在特制的密闭真空容器中充入2molNH3、1molCO2,发生反应制备氨基甲酸铵 2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)(假设固体试样体积忽略不计)。若容器体积不变,可以判断该反应已经达到化学平衡的是 (填字母)。
A.υ(NH3)= 2υ(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
上述反应达到平衡后,若在恒温下压缩容器体积,重新达平衡后混合气体中NH3的体积分数 (填“增加”、“减小”或“不变”)。
(3)铵盐在水溶液中建立如下水解平衡:NH4Cl+H2ONH3·H2O+HCl,研究表明,浓度、温度、pH均对铵盐水解程度(即上述反应中中NH4Cl的转化率)产生影响。某兴趣小组探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
试剂与仪器:固体NH4Cl、蒸馏水、100 mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽(可控制温度)。
设计实验方案,pH为拟测定的数据,表中V(溶液)表示所配制NH4Cl溶液的体积。
物理量 实验序号 | V(溶液)/mL | NH4Cl /g | 温度/℃ | pH | … |
1 | 100 | m | T1 |
| … |
2 | 100 | m | T2 |
| … |
3 | 100 | 2m | T2 |
| … |
请分析,实验1、2的目的是探究 对溶液中NH4Cl水解程度的影响,实验2、3的目的是探究 对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
在容积固定的容器中发生反应:A(g)+2B(g) C (g) ΔH<0,各物质浓度如表所示:
浓度 时间 | c(A)/mol·L-1 | c(B)/mol·L-1 | c(C)/mol·L-1 |
0 | 0.8 | 1.6 | 0 |
2 min | 0.6 | x | 0.2 |
4 min | 0.3 | 0.6 | 0.5 |
6 min | 0.3 | 0.6 | 0.5 |
下列说法错误的是
A.2~4 min内用B表示的平均反应速率为0.3 mol·L-1·min-1
B.反应在第2 min时改变了条件,可能是加入了催化剂
C.反应在第2 min时改变了条件,可能是增加了B的浓度
D.若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量保持不变
羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g) K=0.1。反应前CO的物质的量为10 mol,平衡后CO物质的量为8 mol,下列说法正确的是
A.建立平衡过程中,CO减少的浓度大于H2S减少的浓度
B.通入CO后重新达平衡,正、逆反应速率均增大
C.反应前H2S物质的量为7 mol
D.CO的平衡转化率为80 %