當(dāng)前位置： 2022-2023學(xué)年浙江省杭州市周邊四校高二（上）期末化學(xué)試卷> 試題詳情

合成氣（CO+H₂）在煤化工和天然氣化工中有著十分重要的地位，由合成氣可合成多種有機基礎(chǔ)原料和產(chǎn)品。
（1）煤化工中生產(chǎn)合成氣的反應(yīng)為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）ΔH=+131.5kJ?mol^-1。
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為
K=
c
（
H
2
）
×
c
（
CO
）
c
（
H
2
O
）
K=
c
（
H
2
）
×
c
（
CO
）
c
（
H
2
O
）
，該反應(yīng)在
高溫
高溫
（填高溫或低溫）自發(fā)進(jìn)行。
②在恒溫恒容下，同時放入C（s）、H₂O（g）、CO（g）、H₂（g）四種物質(zhì)，下列事實能夠說明反應(yīng)C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）已達(dá)到平衡的是
ACD
ACD
。
A.反應(yīng)體系中，混合氣體的密度不再改變
B.反應(yīng)體系中，CO和H₂的體積分?jǐn)?shù)相等
C.反應(yīng)體系中，當(dāng)有2molH-O鍵斷裂的同時有1molH-H鍵形成
D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
（2）天然氣化工中生產(chǎn)合成氣的主要反應(yīng)為：2CH₄（g）+O₂（g）?2CO（g）+4H₂（g）ΔH=akJ?mol^-1。在恒容容器中按物質(zhì)的量之比1：2加入一定量的CH₄和O₂，在壓強為1.01×10⁵Pa、不同溫度下測得CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示：

①請在圖中畫出壓強為5.05×10⁵Pa時CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化曲線
。
②現(xiàn)有實驗測得反應(yīng)2CH₄（g）+O₂（g）?2CO（g）+4H₂（g）在750℃下，以不同碳氧比[
n
（
CH
4
）
n
（
O
2
）
]投料時反應(yīng)達(dá)平衡后CH₄的轉(zhuǎn)化率及H₂、CO的選擇性，所測數(shù)據(jù)如表所示。（已知：選擇性=
目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率
反應(yīng)原料的轉(zhuǎn)化率
）

碳氧比[
n
（
CH
4
）
n
（
O
2
）
] 1：0.25 1：0.5 1：1 1：1.25

CH₄轉(zhuǎn)化率 0.40 0.88 0.98 0.99

H₂選擇性 0.98 0.93 0.67 0.40

CO選擇性 0.99 0.94 0.65 0.32

最佳碳氧比[
n
（
CH
4
）
n
（
O
2
）
]為
1：0.5
1：0.5
。假設(shè)按碳氧比n（CH₄）：n（O₂）=1：1投料，反應(yīng)容器的體積為VL，通入CH₄和O₂各amol,請列式表示平衡時容器內(nèi)H₂的濃度（用a、v的代數(shù)式表示）
2
a
×
0
.
98
×
0
.
67
V
mol/L
2
a
×
0
.
98
×
0
.
67
V
mol/L
。
（3）煤化工可以制取甲醇，甲醇-空氣燃料電池，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，（電極材料為惰性電極），當(dāng)KOH全部轉(zhuǎn)化為KHCO₃，停止放電，寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式
CH₃OH-6e^-+7OH^-═
HCO
-
3
+5H₂O
CH₃OH-6e^-+7OH^-═
HCO
-
3
+5H₂O
。

【考點】化學(xué)平衡的計算；化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷；轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線．

【答案】K=

（

）

（

）

（

）

；高溫；ACD；菁優(yōu)網(wǎng)

；1：0.5；

mol/L；CH₃OH-6e^-+7OH^-═

HCO

+5H₂O

【解答】

【點評】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：73引用：2難度：0.5

相似題

1．氫能是極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗詺淙剂蠟榇淼木G色燃料有良好的應(yīng)用前景?；卮鹣铝袉栴}：
?
（1）在載人航天器中，可以利用CO₂與H₂反應(yīng)生成H₂O，通過電解水，從而實現(xiàn)O₂的再生。
①CO₂（g）+4H₂（g）═CH₄（g）+2H₂O（l） ΔH₁=-252.9kJ?mol^-1
②2H₂O（l）═2H₂（g）+O₂（g） ΔH₂=+534kJ?mol^-1
甲烷與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為

。
（2）工業(yè)上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣，體系中發(fā)生如下反應(yīng)。
Ⅰ.CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
Ⅱ.CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g） ΔH=-41.2kJ?mol^-1
①下列操作中，能提高反應(yīng)Ⅰ中CH₄（g）平衡轉(zhuǎn)化率的是

（填標(biāo)號）。
A.增加CH₄（g）用量
B.恒溫恒壓下通入惰性氣體
C.移除CO（g）
D.加入催化劑
②在恒溫恒壓下，按水碳比[
n
（
H
2
O
）
n
（
CO
）
]=
12
5
投料，總壓強為1.70MPa,達(dá)到平衡時CO₂、H₂和CH₄的分壓（某成分分壓=總壓×該成分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）如表：

p（CO₂）/MPa 0.30 p（H₂）/MPa 0.30 p（CH₄）/MPa 0

則反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K_c=

。
（3）水煤氣反應(yīng)Ⅱ需在多個催化劑反應(yīng)層間進(jìn)行降溫操作以“去除”反應(yīng)過程中的余熱（如圖1所示），保證反應(yīng)在最適宜溫度附近進(jìn)行。
①在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，圖2中b～c段對應(yīng)降溫操作的過程，實現(xiàn)該過程的操作方法是

。
A.噴入冷水（蒸氣）
B.通過熱交換器換熱
C.按原水碳比通入冷的原料氣
②若采用噴入冷水（蒸氣）的方式降溫，在圖3中作出CO平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線

。
發(fā)布：2024/10/27 17:0:2組卷：19引用：1難度：0.5
解析
2．SO₂和NO₂是形成酸雨的主要成分，也是大氣的污染物，不能隨意排放到空氣中。請回答下列問題：
（1）已知，常溫下BaSO₃的K_sp為5.48×10^-7，飽和亞硫酸溶液中c（
SO
2
-
3
）=6.3×10^-8mol?L^-1．有同學(xué)認(rèn)為直接用0.1mol?L^-1BaCl₂溶液來吸收SO₂即可產(chǎn)生沉淀，請用以上數(shù)據(jù)分析這樣做是否可行

（填“可行”或“不可行”）
（2）已知：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-196.6kJ?mol^-1；
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₂=-113.0kJ?mol^-1。
則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=

kJ?mol^-1
（3）在一定條件下，NO₂和SO₂在一體積為2L的密閉容器中反應(yīng)，開始充入2molNO₂和3molSO₂，2min后達(dá)到平衡，此時生成SO₃的質(zhì)量為96g,則此時SO₂的轉(zhuǎn)化率為

，該溫度下的平衡常數(shù)K=

。
（4）能說明反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）達(dá)到平衡的是

。
A．混合氣體的總質(zhì)量不再變化
B．混合氣體的密度不再變化
C．混合氣體的顏色不再變化
D．各物質(zhì)的濃度不再變化
（5）采用電化學(xué)方法運用火力發(fā)電排放出的SO₂制取硫酸已成現(xiàn)實。
①原電池法：某化學(xué)小組利用原電池原理，用SO₂和O₂來制備硫酸，裝置如圖1，電極為多孔材料，能吸附氣體，同時也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸。溶液中H⁺的移動方向由

（用A、B表示），B電極的電極反應(yīng)式為

。
②電解法：該小組用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂得到NaHSO₃溶液，然后電解NaHSO₃溶液制得了硫酸，原理如圖2所示。寫出開始電解時陽極的電極反應(yīng)式

。
發(fā)布：2024/10/27 17:0:2組卷：4引用：1難度：0.5
解析
3．低碳經(jīng)濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟模式，低碳經(jīng)濟的概念在中國正迅速從高端概念演變成全社會的行為，在新能源汽車、工業(yè)節(jié)能等多個領(lǐng)域都大有作為。請運用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識研究碳及其化合物的性質(zhì)
（1）實驗室里常用NaOH溶液吸收CO₂，若用100mL 3mol?L^-1的NaOH溶液吸收4.48L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）CO₂，完全吸收反應(yīng)后，所得溶液中離子濃度由大到小的順序為

（2）工業(yè)上可利用CO或CO₂來制備清潔液體燃料甲醇。已知：800℃時，化學(xué)反應(yīng)①、反應(yīng)②對應(yīng)的平衡常數(shù)分別為2.5、1.0
反應(yīng)①：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ?mol^-1
反應(yīng)②：H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g）△H=+41.2kJ?mol^-1
寫出用CO₂與H₂反應(yīng)制備甲醇的熱化學(xué)方程式

，800℃時該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值為

（3）利用光能和光催化劑，可將CO₂和H₂O（g）轉(zhuǎn)化為CH₄和O₂，紫外線照射時，在不同催化劑（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下，CH₄產(chǎn)量隨光照時間的變化如圖1所示，在0-15h內(nèi)，對反應(yīng)催化效果最好的催化劑是

（填序號）
（4）一定溫度下，在3L容積可變的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)②，已知c（CO）隨反應(yīng)時間t的變化曲線a如圖2所示，在t₁時刻改變一個條件，曲線a變?yōu)閎,則改變的條件是

，若在t₁時刻，將容器體積3L快速壓縮至2L，在圖上畫出變化曲線
（5）鋇及其化合物在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，在地殼中常以硫酸鹽的形式存在，BaSO₄是難溶性鹽。工業(yè)上提取鋇時首先用Na₂CO₃溶液將BaSO₄轉(zhuǎn)化成難溶弱酸鹽（BaCO₃）．請寫出將BaSO₄轉(zhuǎn)化成BaCO₃的離子方程式

該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

（填具體數(shù)字），已知K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10mol²?L^-2，K_sp（BaCO₃）=2.5×10^-9mol²?L^-2
發(fā)布：2024/10/27 17:0:2組卷：9引用：1難度：0.5
解析

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碳氧比[ n （ CH 4 ） n （ O 2 ） ]	1：0.25	1：0.5	1：1	1：1.25
CH₄轉(zhuǎn)化率	0.40	0.88	0.98	0.99
H₂選擇性	0.98	0.93	0.67	0.40
CO選擇性	0.99	0.94	0.65	0.32