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工业上以煤和水为原料通过一系列转化可变为清洁能源氢气或工业原料甲醇。 (1)已知...

工业上以煤和水为原料通过一系列转化可变为清洁能源氢气或工业原料甲醇。

(1)已知①C(s)+O2(g)=CO2(g)     ΔH1

②2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)   ΔH2

③H2O (l)= H2O (g)       ΔH3

则碳与水蒸气反应C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)的ΔH =________

(2)工业上也可以仅利用上述反应得到的CO2和H2进一步合成甲醇,反应方程式为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0

①工业生产过程中CO2和H2的转化率________(填“前者大”、“后者大”、“一样大”或“无法判断”),为了提高甲醇的产率可以采取的措施是_______________(填两点)。

②在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如下图所示。该温度下的平衡常数为______(保留三位有效数字)。

改变温度,使反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)中的所有物质都为气态。起始温度体积相同(T1℃、2 L密闭容器).反应过程中部分数据见下表:

 

反应时间

CO2(mol)

H2(mol)

CH3OH(mol)

H2O(mol)

反应Ⅰ

恒温恒容

0min

2

6

0

0

10min

 

4.5

 

 

20min

1

 

 

 

30min

 

 

1

 

反应Ⅱ

绝热恒容

0min

0

0

2

2

 

①达到平衡时,反应Ⅰ、Ⅱ对比:平衡常数K(Ⅰ)___K(Ⅱ)(填“>”、“<”或“=”,下同);平衡时CH3OH的浓度c(Ⅰ)___c(Ⅱ)。

②对反应Ⅰ,前10 min内的平均反应速率υ(CH3OH)=______,若30 min时只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),则平衡_____移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。

 

ΔH1―ΔH2―2ΔH3后者大降低温度、增大压强(其他合理答案给分)5.33<<0.025 mol∕(L·min)不 【解析】(1)①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1,②2H2(g)+O2(g)=2H2O (l) ΔH2,③H2O (l)= H2O (g) ΔH3,根据盖斯定律,将①-②-③×2得:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) ΔH =ΔH1―ΔH2―2ΔH3,故答案为:ΔH1―ΔH2―2ΔH3; (2)①C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)△H>0生成二氧化碳和氢气的物质的量之比为1:2,而CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0,二氧化碳和氢气物质的量之比为1:3,相对与增大二氧化碳浓度,所以氢气的转化率大于二氧化碳转化率;CO2(g)+3H2(g)═ CH3OH(g)+H2O(g) △H<0为气体体积减小的、放热反应,要想提高甲醇的产率可以采取的措施是降低温度、增大压强使平衡向正向移动;故答案为:后者大;降低温度、增大压强; ②ⅰ平衡时甲醇为0.75mol/L、二氧化碳为0.25mol/L,则: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 起始浓度(mol/L):1        3           0        0 变化浓度(mol/L):0.75    2.25        0.75    0.75 平衡浓度(mol/L):0.50    0.75        0.75    0.75 则平衡常数K= = ==5.33;故答案为:5.33; ①根据数据,反应Ⅰ和反应Ⅱ的起始状态等效。CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0,反应Ⅰ在恒温恒容下进行,反应Ⅱ在绝热恒容下进行,随着反应的进行,容器中气体的温度降低,相对于反应Ⅰ而言,平衡正向移动,平衡常数增大,平衡时CH3OH的浓度增大,故答案为:<;<; ②对反应Ⅰ,前10 min内的平均反应速率υ(H2)= ===0.075 mol/(L·min),则υ(CH3OH)=×υ(H2)= 0.025 mol∕(L·min),根据表格数据,20min时,CH3OH的物质的量与30min时相等,均为1mol,达到平衡状态, CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 起始(mol∕L) 1 3 0 0 平衡 0.5 1.5 0.5 0.5 30 min再充气 1 1.5 0.5 1 则K===Qc==,平衡不移动,故答案为:0.025 mol∕(L·min);不。 点睛:本题为综合题,涉及反应热的计算、化学平衡平衡移动影响因素、化学平衡常数计算,题目难度较大,解题关键需掌握化学平衡理论,注意三段式的应用。本题的易错点是反应Ⅱ的反应条件,注意是绝热恒容,随着反应的进行,容器中气体的温度在不断变化,因此与反应Ⅰ不是等效平衡。  
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考点分析:
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从古至今,铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大变化。

(1)古代中国四大发明之一的指南针是由天然磁石制成的,其主要成分是______(填字母序号)。

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(2)硫酸渣的主要化学成分为:SiO2约45%,Fe2O3约40%,Al2O3约10%,MgO约5%。用该废渣制取药用辅料——红氧化铁的工艺流程如下(部分操作和条件略):

   

回答下列问题:

①在步骤i中产生的有毒气体可能有__________________

②在步骤iii操作中,要除去的离子之一为Al3+。若常温时Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-32,此时理论上将Al3+沉淀完全,则溶液的pH为____________

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(3)氯化铁溶液称为化学试剂中的“多面手”,向氯化铜和氯化铁的混合溶液中加入氧化铜粉末会产生新的沉淀,写出该沉淀的化学式_________________。请用平衡移动的原理,结合必要的离子方程式,对此现象作出解释:___________________

(4)①古老而神奇的蓝色染料普鲁士蓝的合成方法如下:

复分解反应ii的离子方程式是________________

②如今基于普鲁士蓝合成原理可检测食品中CN,方案如下:

若试纸变蓝则证明食品中含有CN,请解释检测时试纸中FeSO4的作用:

_____________________

 

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已知硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]  (俗称莫尔盐)可溶于水,在100℃~110℃时分解。为探究其化学性质,甲、乙两同学设计了如下实验。

Ⅰ.探究莫尔盐晶体加热时的分解产物。

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乙同学认为莫尔盐晶体分解的产物中还可能含有SO3(g)、SO2(g)及N2(g)。为验证产物的存在,用下列装置进行实验。

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②证明含有SO3的实验现象是______________;安全瓶H的作用是____

Ⅱ.为测定硫酸亚铁铵纯度,称取m g莫尔盐样品,配成500 mL溶液。甲、乙两位同学设计了如下两个实验方案。甲方案:取25.00 mL样品溶液用0.1000 mol·L-1的酸性K2Cr2O7 溶液分三次进行滴定。乙方案:(通过NH4+测定)实验设计装置如下图所示。取25.00 mL样品溶液进行该实验。

请回答:

(1)甲方案中的离子方程式为:________________________

(2)乙方案中量气管中最佳试剂是________

a.水   b.饱和NaHCO3溶液   c.CCl4

(3)乙方案中收集完气体并恢复至室温,读数前应进行的操作是________________

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25时,向10 mL 0.1 mol·L1 H2A溶液中滴加等浓度的NaOH溶液,溶液的pHNaOH溶液的体积关系如图所示。下列叙述错误的是

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X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。X、Y、Z是原子序数依次递增的同周期元素,且最外层电子数之和为15,X与Z可形成XZ2分子;Y与M形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76 g/L;W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的1/2。下列说法错误的是

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