【題目】甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。工業(yè)上一般采用下列反應(yīng)合成甲醇:CO2(g)+3H(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在體積為2L的密閉容器中,充入2molCO29molH2,測得CO2(g)CH3OH(g)濃度隨時間變化如圖所示:

(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K表達式為___________

(2)0~10min時間內(nèi),該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(H2O)=_______________,H2的轉(zhuǎn)化率為_____________。

(3)下列敘述中,能說明反應(yīng)已達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是______(填字母)。

A.容器內(nèi)CO2、H2、CH3OH、H2O(g)的濃度之比為1:3:1:1

B.v(CO2):v(H2)=1:3

C.平衡常數(shù)K保持不變

D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

(4)已知在常溫常壓下:

2CH3OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+4H2O(l) H1 =-1452.8kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H2 =-566.0kJ·mol-1

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式:____________________________。

(5)中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動式電堆。甲醇燃料電池的工作原理如下圖所示:

①該電池工作時,c口通人的物質(zhì)為_____________。

②該電池負極的電極反應(yīng)式為______________________________。

【答案】 0.075 mol/(L·min) 50% BD CH3OH(l)O2(g)2H2O(l)CO(g) ΔH=-443.4 kJ/mol O2(或空氣) CH3OHH2O6eCO26H

【解析】1)本題考查平衡常數(shù)的表達式,根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義,K;(2)本題考查化學(xué)反應(yīng)速率的計算以及化學(xué)平衡的計算,根據(jù)圖像以及化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達式,v(CO2)=(1.000.25)/10mol/(L·min)=0.075 mol/(L·min)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,因此有v(CO2)=v(H2O)=0.075mol/(L·min),消耗CO2的物質(zhì)的量為(10.25)×2mol=1.5mol,則 消耗氫氣的物質(zhì)的量為1.5×3mol=4.5mol,即氫氣的轉(zhuǎn)化率為4.5/9×100%=50%;(3)本題考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,A、根據(jù)圖像,達到平衡時,四種物質(zhì)的濃度不等于1311,故A錯誤;Bv(CO2)正,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行,v(H2)逆,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,且兩者反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,v(CO2):v(H2)=1:3,說明反應(yīng)達到平衡,故B正確;C、化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響,溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)不變,因此化學(xué)平衡常數(shù)不變,不能說明反應(yīng)達到平衡,故C錯誤;D、根據(jù)M=m/n,組分都是氣體,則氣體質(zhì)量不變,反應(yīng)先后氣體系數(shù)之和不相等,則當(dāng)n不變時,即M不變時,說明反應(yīng)達到平衡,故D正確;(4本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計算,根據(jù)蓋斯定律,因此有()/2得出CH3OH(l)O2(g)2H2O(l)CO(g) ΔH=-443.4 kJ/mol;(5)本題考查燃料電池以及電極反應(yīng)式的書寫,①根據(jù)H移動的方向,H從負極移向正極,通燃料的一極為負極,通氧氣的一極為正極,即c口通入的是O2或空氣;②環(huán)境是酸性,因此負極反應(yīng)式為CH3OHH2O6e=CO26H

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】對下列物質(zhì)進行分類正確的是(

A.根據(jù)酸中的氫原子數(shù)把酸分為一元酸、二元酸、三元酸等

B.根據(jù)是否有丁達爾效應(yīng)把分散系分為溶液、膠體和濁液

C.CuSO4·5H2O屬于純凈物

D.鹽類物質(zhì)一定含有金屬陽離子

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】同溫同壓下,相同質(zhì)量的下列各烴完全燃燒所需O2的量最多的是(

A. 甲烷B. 乙烯C. 乙炔D. 丁二烯

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】Na2CO3、NaHCO3是生活中常見的鹽,某實驗小組通過以下實驗了探究這兩種物質(zhì)的性質(zhì)。

(1)稱取兩種固體各1g分別放入兩支試管中,再各加入5mL水,充分振蕩,并恢復(fù)至室溫。發(fā)現(xiàn)Na2CO3完全溶解,而NaHCO3有剩余。由此得出結(jié)論:在相同溫度下,________。

(2)①取少量NaHCO3按下圖裝置進行實驗。可觀察到的現(xiàn)象是:大試管口有水珠生成,____________

②用______________的方法除去混在Na2CO3粉末中少量的NaHCO3。

(3)測定Na2CO3樣品(含氯化鈉雜質(zhì))Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù):

①稱取mg樣品放入燒杯內(nèi)加水溶解。

②加入過量的氯化鈣溶液充分反應(yīng),反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________。

③過濾、洗滌、干燥,稱量沉淀的質(zhì)量為ng。則樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是

A. l00mL 0.1molL-1FeCl3溶液滴入沸水中可制得Fe(OH)3膠粒數(shù)為0.01NA

B. 鈉在空氣中燃燒可生成多種氧化物,23g鈉充分燃燒時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA

C. 7.8gNa2SNa2O2組成的混合物中含有陰離子的數(shù)目為0.1NA

D. 過氧化鈉與水反應(yīng)時,生成0.1mol O2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.1NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列圖像均為實驗過程中產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量與加入試劑的量之間的關(guān)系圖,其中錯誤的是

A. A表示向MgCl2、AlCl3和鹽酸的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液至過量

B. B表示將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中,生成沉淀與通入CO2的量的關(guān)系

C. C表示向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液直至過量

D. D表示向燒堿溶液中滴加明礬溶液

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】將足量NO2通入下列各溶液中,所含離子還能大量共存的是(

A. Fe2+Cl、SO42、Na+B. NH4+、Al3+、NO3、Cl

C. Ca2+、K+、Cl、HCO3D. K+、Na+、SO32、SO42

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】甲醇是重要的化工基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料,工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)甲醇。已知制備甲醇的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)如下表所示:

化學(xué)反應(yīng)

平衡常數(shù)

溫度/℃

500

800

①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)

K1

2.5

0.15

②H2(g) +CO2 (g) H2O(g)+CO(g)

K2

1.0

2.50

③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g)

K3

(1)在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②,達到平衡后升高溫度,下列說法正確的是_______。

a.平衡正向移動 b.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大 c.CO2的轉(zhuǎn)化率增大

(2)K1、K2、K3的關(guān)系是:K3=_______。

(3)500℃時測得反應(yīng)在某時刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)H2O(g)的濃度(mol/L)分別為0.2、0.1、0.01、0.2,則此時V____V(填“>”“=”“<”)。

(4)某溫度下反應(yīng)①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(P)的關(guān)系如圖所示,若開始加入2mol/LH2和1mol./LCO,則B點時化學(xué)平衡常數(shù)為___________。

(5)相同溫度下,在甲、乙兩個容積相等的恒容密閉容器中,投入H2和CO2,發(fā)生反應(yīng),起始濃度如下表所示。其中甲經(jīng)2min達平衡,平衡時c(H2O)=0.05mol/L,甲中CO2的轉(zhuǎn)化率為_______,乙中CO2的轉(zhuǎn)化率____甲。(填“大 于”、“等 于”或“小于”)

起始濃度

c(H2)/mol/L

0.10

0.20

c(CO2 )/mol/L

0.10

0.20

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】合理的利用吸收工業(yè)產(chǎn)生的廢氣CO2、NO2SO2 等可以減少污染,變廢為寶。

(1)用CO2可以生產(chǎn)燃料甲醇。

已知:CO2(g+3H2(gCH3OHg+H2OlH=akJmol﹣1;

2H2(g+O2(g2H2OlH=b kJmol﹣1;

則表示CH3OHg)燃燒的熱化學(xué)方程式為:

_______________________________________________________。

(2)光氣(COCl2)是一種重要化工原料,常用于聚酯類材料的生產(chǎn),工業(yè)上通過Cl2(g+COgCOCl2(gH < 0制備。圖1為實驗研究過程中容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度隨時間變化的曲線。回答下列問題:

①0~6min內(nèi),反應(yīng)的平均速率vCl2)=_______

②該反應(yīng)第一次達平衡時的平衡常數(shù)為__________,10min改變的條件是______。

(3)利用氨水可以將SO2NO2吸收,原理如圖2所示:NO2被吸收的離子方程式是___________________________________。

(4)以甲醇燃料電池為電源,粗硅為原料,熔融鹽電解法制取硅烷原理如圖3,判斷A為電源的___極,電解時陽極的電極反應(yīng)式為_____

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