甲醇可作為燃料電池的原料。通過(guò)下列反應(yīng)可以制備甲醇:CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H =-90.8 kJ·mol-1 在一容積可變的 密閉容器中充入10 mol CO 和20 molH2,CO 的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度(T)、壓強(qiáng)(P)的變化如圖所示,當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)A 時(shí),容器的體積為20 L。
(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為 。
(2)如反應(yīng)開始時(shí)仍充入10mol CO 和20mol H2,則在平衡狀態(tài)B時(shí)容器的體積V(B)= L。
(3)關(guān)于反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)的描述正確的是 (填字母)。
A.CO的含量保持不變 B.容器中CH3OH濃度與CO濃度相等
C.2V正(CH3OH)=V正(H2)D.容器中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
(4)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),按照相同的物質(zhì)的量 投料,測(cè)得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是 。
A.溫度:T1 < T2 <T3
B.正反應(yīng)速率:ν(a)>ν(c); ν(b)>ν(d)
C.平衡常數(shù): K(a) =K(c) ; K(b) >K(d)
D.平均摩爾質(zhì)量:M(a)<M(c); M(b)>M(d)
(5)已知CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H= +
41.3 kJ·mol-1
,試寫出由
CO2和H2制取甲醇的熱化學(xué)方程式 。
(1)K=C(CH3OH)/C2(H2)•C(CO) (2)4 (3)A C D (4) A
(5)CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)
△H=-49.5
kJ·mol-1
【解析】
試題分析:(1)根據(jù)平衡常數(shù)的定義可得到該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為K==C(CH3OH)/C2(H2)•C(CO)。(2)若密閉容器中充入10 mol CO 和20
molH2,當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)A 時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率為0.5,此時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量為CO為5mol;H2為10mol; CH3OH為5mol。n(氣體)=20mol,容器的體積為20 L。如反應(yīng)開始時(shí)仍充入10mol
CO 和20mol H2,在達(dá)到平衡狀態(tài)B時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.8,則此時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量為CO為2mol,H2為4mol,
CH3OH為8mol。n(氣體)=14mol。由于A、B是在相同溫度下程度的。所以化學(xué)平衡常數(shù)不變?cè)O(shè)第二次達(dá)到平衡時(shí)容器的體積為V。則,解得v=4(L)。(3) A.CO的含量保持不變,則各組分的物質(zhì)的量,總物質(zhì)的量不變�?赡娣磻�(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。正確。B. 容器中CH3OH濃度與CO濃度相等,這只是一個(gè)很特殊的情況,這時(shí)反應(yīng)可能達(dá)到平衡,也可能未達(dá)到平衡狀態(tài)。錯(cuò)誤。C.在任何時(shí)刻2V正(CH3OH)=V正(H2),若2V正(CH3OH)=V逆(H2),則V正(H2)=V逆(H2),反應(yīng)達(dá)到平衡。正確。D.由于該反應(yīng)是個(gè)反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng),如果反應(yīng)未達(dá)到平衡,則氣體的物質(zhì)的量就會(huì)發(fā)生改變,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量也就會(huì)隨著改變。若容器中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變,則氣體的物質(zhì)的量不變。故反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。正確。(4)A.由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以在其它條件不變的情況下,升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),也就是向逆反應(yīng)方向移動(dòng),這時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低。因?yàn)镃O的平衡轉(zhuǎn)化率a>b>c,所以溫度:T1 < T2 <T3。正確。B.在其它條件不變時(shí),升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率加快。由于溫度T1
< T2 <T3,所以速率:ν(c)>ν(a);在其它條件相同時(shí),增大壓強(qiáng),化學(xué)反應(yīng)速率加快。由于壓強(qiáng)b>d,所以速率:ν(b)>ν(d).錯(cuò)誤。C.化學(xué)
平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與其它條件無(wú)關(guān)。由于溫度T1 < T2 <T3。升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),K減小。K(a)
>K(c) ; K(b) =K(d)。錯(cuò)誤。D.升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量增大,氣體的平均摩爾質(zhì)量減小。由于溫度T1 < T3,所以平衡時(shí)n(c)總> n(a)總,M(a)>M(c);在相同的溫度下,增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量減小。所以平衡時(shí)n(d)總> n(b)總,M(b)>M(d).錯(cuò)誤。(5)將CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H= +
41.3 kJ/mol和 CO ( g ) + 2H2 ( g )
CH3OH ( g ) △H =-90.8 kJ/mol相加可得CO2和H2制取甲醇的熱化學(xué)方程式:CO2(g)
+3H2(g)
CH3OH(g) +H2O(g)
△H=-49.5
kJ/mol.
考點(diǎn):考查化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式、熱化學(xué)方程式的書寫及平衡狀態(tài)的判斷、外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響等知識(shí)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2013屆浙江省杭州市高三上學(xué)期期中七校聯(lián)考化學(xué)試卷(帶解析) 題型:填空題
(8分)(1)甲醇可作為燃料電池的原料。以CH4和H2O為原料,通過(guò)下列反應(yīng)來(lái)制備甲醇。
I:CH4 ( g ) + H2O ( g )=CO ( g ) + 3H2 ( g ) △H =+206.0 kJ·mol-1
II:CO ( g ) + 2H2 ( g )=CH3OH ( g ) △H=—129.0 kJ·mol-1
CH4(g)與H2O(g)反應(yīng)生成CH3OH (g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為
(2)甲醇對(duì)水質(zhì)會(huì)造成一定的污染,有一種電化學(xué)法可消除這種污染,其原理是:通電后,將Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化。實(shí)驗(yàn)室用右圖裝置模擬上述過(guò)程:
①寫出陽(yáng)極電極反應(yīng)式 。
②寫出除去甲醇的離子方程式 。
(3)寫出以NaHCO3溶液為介質(zhì)的Al—空氣原電池的電極反應(yīng)式
負(fù)極 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2012-2013學(xué)年廣東省湛江市畢業(yè)班調(diào)研測(cè)試?yán)砭C化學(xué)試卷(解析版) 題型:計(jì)算題
甲醇可作為燃料電池的原料。以CH4和H2O為原料,通過(guò)下列反應(yīng)來(lái)制備甲醇。
I:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
△H=+206.0kJ•molˉ1
II:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
△H=-129.0kJ•molˉ1
(1)CH4(g)與H2O(g)反應(yīng)生成CH3OH(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為 。
(2)將1.0mol CH4和1.0mol H2O(g)通入容積為100 L的反應(yīng)室,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I,測(cè)得在一定的壓強(qiáng)下CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖。
①假設(shè)100℃時(shí)達(dá)到平衡所需構(gòu)時(shí)間為5min,則用H2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為 。
②1000C時(shí)反應(yīng)I的平衡常數(shù)為 。
(3)在壓強(qiáng)為0.1 MPa、溫度為300℃條件下,將a molCO與2a mol H2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)II生成甲醇,平衡后將容器舶容積壓縮到原來(lái)的1/2,其他條件不變,對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是 (填字母序號(hào))。
A.平衡常數(shù)K增大 B.正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢
C.CH3OH的物質(zhì)的量增加 D.重新平衡c(H2)/c(CH3OH)減小
(4)甲醇對(duì)水質(zhì)會(huì)造成一定的污染,有一種電化學(xué)法可消除這種污染,其原理是:通電后,將CO2+氧化成CO3+,然后以CO3+做氧化劑再把水中的甲醇氧化成CO2而凈化。若下圖裝置中的電源為甲醇-空氣-KOH溶液的燃料電池,則電池正極的電極反應(yīng)式: ,該電池工作時(shí),溶液中的OHˉ向 極移動(dòng)。凈化含1mol甲醇的水,燃料電池轉(zhuǎn)移電子 mol。
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