Question

【題目】“潔凈煤技術(shù)”研究在世界上相當(dāng)普遍，科研人員通過向地下煤層氣化爐中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法，連續(xù)產(chǎn)出了高熱值的煤炭氣，其主要成分是CO和H2。CO和H2可作為能源和化工原料，應(yīng)用十分廣泛。生產(chǎn)煤炭氣的反應(yīng)之一是：C (s)＋H2O (g) CO(g)＋H2(g) ΔH = ＋131.4 kJ/mol

（1）在容積為3 L的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，5 min后容器內(nèi)氣體的密度增大了0.12 g/L，用H2O表示0 ~ 5 min的平均反應(yīng)速率為_________________________。

（2）關(guān)于上述反應(yīng)在化學(xué)平衡狀態(tài)時的描述正確的是 。

A．CO的含量保持不變

B．v正(H2O)= v正(H2)

C．容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

（3）若上述反應(yīng)在t0時刻達(dá)到平衡(如下圖)，在t1時刻改變某一條件，請?jiān)?/span>下圖中繼續(xù)畫出t1時刻之后正反應(yīng)速率隨時間的變化：（用實(shí)線表示）

①縮小容器體積，t2時到達(dá)平衡；②t3時平衡常數(shù)K值變大，t4到達(dá)平衡。

（4）在一定條件下用CO和H2可以制得甲醇，CH3OH和CO的燃燒熱為別725.8 kJ/mol ，283.0 kJ/mol，1 mol液態(tài)水變成氣態(tài)水吸熱44.0 kJ，寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式： 。

（5）如下圖所示，以甲醇燃料電池作為電源實(shí)現(xiàn)下列電解過程。乙池中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。當(dāng)甲池中增重16 g時，丙池中理論上產(chǎn)生沉淀質(zhì)量的最大值為 g。

Answer 1

【答案】（1）0.002 mol ∕ L·min；（2）AC；

（3）如圖： ；

（4）CH3OH (l)＋O2 (g) =CO (g)＋2H2O (g) ΔH=-354.8 kJ ∕ mol；

（5）2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2＋4H＋，34.8。

【解析】

試題分析：（1）因?yàn)槭堑润w積，因此密度增大了0.12g·L－1，氣體質(zhì)量增大了3×0.12g=0.36g，根據(jù)質(zhì)量差，求出消耗的H2O的物質(zhì)的量0.36/12mol=0.03mol，v(H2O)=0.03/(3×5)mol/(L·min)=0.002 mol/(L·min)；（2）A、根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的定義，CO的含量保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故正確；B、反應(yīng)方向都是向正反應(yīng)方向進(jìn)行，要求是一正一逆，故錯誤；C、根據(jù)摩爾質(zhì)量的定義，氣體的質(zhì)量增大，氣體的物質(zhì)的量增大，因此摩爾質(zhì)量不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故正確；(3)①縮小容器的體積，增大壓強(qiáng)，根據(jù)勒夏特列原理，平衡向逆反應(yīng)方向移動，圖像是：；②平衡常數(shù)增大，只改變溫度，說明化學(xué)反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此升高溫度，圖像是：；（4）①CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=－725.8kJ·mol－1，②CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) △H=－283.0kJ·mol－1，③H2O(l)=H2O(g) △H=＋44.0kJ·mol－1，CH3OH＋O2=CO＋2H2O(g)，①－②＋2×③得出：CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g) △H=(－725.8＋283＋2×44)kJ·mol－1=－354.8kJ·mol－1；（5）甲池為原電池，乙池、丙池為電解池，通甲醇的一極為負(fù)極，通氧氣的一極為正極，乙池中石墨跟電池的正極相連，即石墨為陽極，Ag作陰極，因此電極總反應(yīng)式是：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2＋4H＋，甲池反應(yīng)方程式為CH3OH＋3/2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O，甲池溶液增重的質(zhì)量為甲醇和氧氣的質(zhì)量，設(shè)甲醇的物質(zhì)的量為xmon，則氧氣的物質(zhì)的量為3x/2mol，因此有32x＋3×32x/2=16，解得x=0.2mol，整個電路中通過電子的物質(zhì)的量為0.2×6mol=1.2mol，丙池中沉淀：Mg＋2OH－－2e－=Mg(OH)2，m[Mg(OH)2]=1.2×58/2g=34.8g。