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2023年廣東省高考化學(xué)一模試卷
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試題詳情
甲烷的直接轉(zhuǎn)化具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,因此備受科學(xué)家關(guān)注。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
方法Ⅰ:CH
4
(g)+
1
2
O
2
(g)?CH
3
OH(g)ΔH
1
=-126.4kJ/mol
方法Ⅱ:CH
4
(g)+H
2
O(g)?CH
3
OH(g)+H
2
(g)ΔH
2
已知H
2
的燃燒熱為285.8kJ/mol,H
2
O(l)=H
2
O(g)ΔH=+44kJ/mol,則ΔH
2
=
+115.4kJ/mol
+115.4kJ/mol
。
(2)某工廠采用方法Ⅰ生產(chǎn)甲醇。在200℃下,向容積為5L的恒容密閉反應(yīng)器中加入催化劑,并充入6.0kPaCH
4
、4.8kPaO
2
和一定量He使反應(yīng)充分進(jìn)行,體系的總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖1所示。
①下列措施可以提高CH
4
的平衡轉(zhuǎn)化率的是
C
C
(填標(biāo)號(hào))。
A.升高溫度
B.反應(yīng)達(dá)到平衡后,再充入一定量He
C.投料比不變,增大反應(yīng)物濃度
②達(dá)到平衡時(shí)體系中CH
3
OH的體積分?jǐn)?shù)為
65.2%
65.2%
(精確到0.1%)。
③該反應(yīng)溫度下,方法Ⅰ的標(biāo)準(zhǔn)壓力平衡常數(shù)
K
θ
P
=
5
.
9
100
0
.
1
100
×
(
1
.
85
100
)
1
2
5
.
9
100
0
.
1
100
×
(
1
.
85
100
)
1
2
(列出計(jì)算式)。
[已知:分壓=總壓×該組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),對(duì)于反應(yīng)dD(g)+eE(g)?gG(g)+hH(g),
K
θ
p
=
(
p
C
p
θ
)
g
?
(
p
H
p
θ
)
h
(
p
D
p
θ
)
d
?
(
p
E
p
θ
)
e
,其中p
θ
=100kPa,p
C
、p
H
、p
D
、p
E
為各組分的平衡分壓。]
④若將容器改為絕熱容器,初始溫度為200℃,其他條件不變,達(dá)到新平衡時(shí),甲醇產(chǎn)率降低,原因是
反應(yīng)為放熱反應(yīng),絕熱容器中溫度升高,不利于主反應(yīng)正向進(jìn)行,甲醇的產(chǎn)率降低
反應(yīng)為放熱反應(yīng),絕熱容器中溫度升高,不利于主反應(yīng)正向進(jìn)行,甲醇的產(chǎn)率降低
。
(3)為提高生產(chǎn)效率,利用方法Ⅱ進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)時(shí)采用如圖2所示的步驟控制體系溫度和通入氣體(各階段氣體流速相同)。
已知大多數(shù)氣體分子在催化劑表面的吸附過(guò)程是放熱的,He不會(huì)在催化劑表面吸附,吸附和解吸附不會(huì)導(dǎo)致體系溫度的變化。通入CH
4
發(fā)生反應(yīng)前,要往反應(yīng)器中通入O
2
從而活化催化劑,活化催化劑后持續(xù)通入He一段時(shí)間的目的是
吹去體系中的O
2
吹去體系中的O
2
;請(qǐng)從反應(yīng)速率的角度說(shuō)明,通入CH
4
后反應(yīng)溫度維持在200℃的原因:
溫度過(guò)低,反應(yīng)速率降低
溫度過(guò)低,反應(yīng)速率降低
。
(4)用ZrO
2
/NiCo
2
O
4
作電解催化劑也可以實(shí)現(xiàn)甲烷的直接轉(zhuǎn)化,裝置如圖3所示。
寫(xiě)出ZrO
2
/NiCo
2
O
4
電極的反應(yīng)式:
3CH
4
?6e
?
+H
2
O+6C
O
2
-
3
=CH
3
CH
2
CH
2
OH+6
HCO
-
3
3CH
4
?6e
?
+H
2
O+6C
O
2
-
3
=CH
3
CH
2
CH
2
OH+6
HCO
-
3
。
【考點(diǎn)】
化學(xué)平衡的計(jì)算
;
用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算
;
電解原理
;
化學(xué)平衡的影響因素
.
【答案】
+115.4kJ/mol;C;65.2%;
5
.
9
100
0
.
1
100
×
(
1
.
85
100
)
1
2
;反應(yīng)為放熱反應(yīng),絕熱容器中溫度升高,不利于主反應(yīng)正向進(jìn)行,甲醇的產(chǎn)率降低;吹去體系中的O
2
;溫度過(guò)低,反應(yīng)速率降低;3CH
4
?6e
?
+H
2
O+6C
O
2
-
3
=CH
3
CH
2
CH
2
OH+6
HCO
-
3
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書(shū)面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
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發(fā)布:2024/5/1 8:0:8
組卷:40
引用:1
難度:0.5
相似題
1.
某溫度下,降冰片烯在鈦雜環(huán)丁烷催化發(fā)生聚合反應(yīng):n
催化劑
。在不同時(shí)刻測(cè)得反應(yīng)物濃度與時(shí)間關(guān)系如下表:
t/min
0
25
75
105
125
150
250
c(降冰片烯)/(mol?L
-1
)
3.00
2.70
a
1.74
1.50
1.20
0
下列說(shuō)法正確的是( ?。?/h2>
A.推測(cè)上表中的a>2.10
B.若將鈦雜環(huán)丁烷催化劑制成蜂窩形狀可提高該反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率
C.105~155min,生成聚降冰片烯的平均速率為0.012mol?L
-1
?min
-1
D.其他條件相同時(shí),若將降冰片烯起始濃度減少為1.5mol/L,則該反應(yīng)速率不變
發(fā)布:2024/10/25 17:0:1
組卷:10
引用:1
難度:0.5
解析
2.
含氮化合物對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有多種影響,化學(xué)工作者設(shè)計(jì)了如下再利用的方案:
(1)以NH
3
和CO
2
為原料合成化肥-尿素[CO(NH
2
)
2
],兩步反應(yīng)的能量變化如圖:
①該反應(yīng)在
(填“高溫”、“低溫”或“任何溫度”)下能自發(fā)進(jìn)行。
②已知第二步反應(yīng)決定了生產(chǎn)尿素的快慢,可推測(cè)E
1
E
3
(填“>”“<”或“=”)。
③該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡后,下列措施能提高NH
3
轉(zhuǎn)化率的是
。
A.選用更有效的催化劑
B.升高反應(yīng)體系的溫度
C.降低反應(yīng)體系的溫度
D.縮小容器的體積
(2)氨的催化氧化過(guò)程可發(fā)生以下兩種反應(yīng),該過(guò)程易受催化劑選擇性影響。
Ⅰ:4NH
3
(g)+5O
2
(g)?4NO(g)+6H
2
O(g) ΔH<0;
Ⅱ:4NH
3
(g)+3O
2
(g)?2N
2
(g)+6H
2
O(g) ΔH<0;
在容積固定的密閉容器中充入1.5molNH
3
和1.55molO
2
,一定時(shí)間段內(nèi),在催化劑作用下發(fā)生上述反應(yīng)。生成物NO和N
2
的物質(zhì)的量隨溫度的變化曲線如圖。
①當(dāng)溫度處于400℃~840℃時(shí),N
2
的物質(zhì)的量減少,NO的物質(zhì)的量增加,其原因是
。
②840℃時(shí),反應(yīng)以反應(yīng)Ⅰ為主,則NH
3
的轉(zhuǎn)化率為
。(保留小數(shù)點(diǎn)后2位,下同);若520℃時(shí)起始?jí)簭?qiáng)為p
0
,恒溫下反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K
p
=
(K
p
為以分壓表示的平衡常數(shù))。
(3)肼(N
2
H
4
)-空氣燃料電池是一種新型環(huán)保型堿性燃料電池,電解質(zhì)溶液是20%~30%的KOH溶液。肼-空氣燃料電池放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)式:
。假設(shè)使用肼-空氣燃料電池電解精煉銅(已知銅的摩爾質(zhì)量為64g/mol),陰極質(zhì)量變化為128g,則肼-空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣
L(假設(shè)空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)為20%)。
發(fā)布:2024/10/25 17:0:1
組卷:4
引用:1
難度:0.5
解析
3.
(1)發(fā)射衛(wèi)星可用肼為燃料,二氧化氮作氧化劑,兩者反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵狻R阎?br />N
2
(g)+2O
2
(g)═2NO
2
(g)△H=+67.7kJ?mol
-1
①
N
2
H
4
(g)+O
2
(g)═N
2
(g)+2H
2
O(g)△H=-534kJ?mol
-1
②
則肼和二氧化氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為
。
(2)將等物質(zhì)的量的CH
4
和H
2
O(g)各amol充入1升恒容密閉反應(yīng)器發(fā)生如下反應(yīng):CH
4
(g)+H
2
O(g)?CO(g)+3H
2
(g)。某溫度下反應(yīng)達(dá)平衡,平衡常數(shù)K=27,此時(shí)測(cè)得CO的物質(zhì)的量為0.10mol,則a=
,CH
4
的平衡轉(zhuǎn)化率為
(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
(3)已知K
sp
(BaSO
4
)=1.0×10
-10
,K
sp
(BaCO
3
)=2.5×10
-9
,某同學(xué)設(shè)想用下列流程得到BaCl
2
,BaSO
4
飽和
N
a
2
C
O
3
溶液
①
BaCO
3
鹽酸
②
BaCl
2
則①的離子方程式為
,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
。
(4)堿性鋅錳干電池是一種一次性電池,電極為Zn、碳棒,MnO
2
和KOH等組成的糊狀填充物為電解質(zhì)。該電池放電過(guò)程會(huì)產(chǎn)生MnOOH,則該電池放電時(shí)正極電極反應(yīng)為
。
(5)以Fe、石墨作電極,NaOH作電解質(zhì)溶液,可制取有廣泛用途的Na
2
FeO
4
。在制備時(shí),
作陽(yáng)極,陽(yáng)極電極反應(yīng)為
。
發(fā)布:2024/10/25 17:0:1
組卷:7
引用:1
難度:0.5
解析
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