【題目】(1)甲醇(CH3OH)是重要的溶劑和替代燃料,工業(yè)上用CO和H2在一定條件下制備CH3OH的反應(yīng)為:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在體積為1L的恒容密閉容器中,充2molCO和4molH2,一定條件下發(fā)生上述反應(yīng),測得CO(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖一所示。

從反應(yīng)開始到l0min,用一氧化碳表示的平均反應(yīng)速率v(CO)=____________。

下列說法正確的是____________(填字母序號)

A.達(dá)到平衡時,H2的轉(zhuǎn)化率為65%

B.5min后容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變

C.達(dá)到平衡后,再充氬氣,反應(yīng)速率減小

D.2min前v(正)>v(逆),2min后v(正)<v(逆)

(2)碳與水蒸氣反應(yīng)制取H2的相關(guān)反應(yīng)如下:

:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.0kJ/mol

:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) H= - 43kJ/mol

:CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(S) H= - 178.3kJ/mol

計算反應(yīng)C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)的H=__________kJ/mol;

若K1、K2、K3分別為反應(yīng)、、的平衡常數(shù),該平衡常數(shù)K=__________(用K1、K2、K3表示)

對于可逆反應(yīng)C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),采取以下措施可以提高H2產(chǎn)率的是________。(填字母)

A.降低體系的溫度 B.壓縮容器的體積

C.增加CaO的量 D.選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?/span>

(3)甲醇作為一種燃料還可用于燃料電池。在溫度為650的熔融鹽燃料電池中用甲醇、空氣與CO2的混合氣體作反應(yīng)物,鎳作電極,用Li2CO3和Na2CO3混合物作電解質(zhì)。該電池的負(fù)極反應(yīng)式為_________。

【答案】

(1)0.3mol/(L·min);(無單位不給分) B

(2) -90.3 K1·K2·K3A

(3)CH3OH - 6e-+3CO32-= 4CO2↑+2H2O

【解析】

試題分析:(1)反應(yīng)開始到5min,反應(yīng)達(dá)到平衡,平衡后反應(yīng)速率不變,用一氧化碳表示的平均反應(yīng)速率v(CO)= ==0.3mol/(L·min) ,故答案為:0.3mol/(L·min);

A.達(dá)到平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率=×100%=75%,根據(jù)方程式和起始充入的量的關(guān)系,因此H2的轉(zhuǎn)化率為75%,錯誤;B.5min后容器中反應(yīng)達(dá)到平衡,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變,正確;C.達(dá)到平衡后,再充入氬氣,容器的體積不變,物質(zhì)的濃度不變,反應(yīng)速率不變,錯誤;D.5min后容器中反應(yīng)達(dá)到平衡,因此2min前v(正)>v(逆),2min后v(正)>v(逆),錯誤;故選B;

(2)①Ⅰ:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.0kJ/mol,:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) H= - 43kJ/mol,:CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) H= - 178.3kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律,將++得,C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g) H=(+131.0kJ/mol)+(- 43kJ/mol)+(- 178.3kJ/mol)=-90.3 kJ/mol;根據(jù)上述分析,該平衡常數(shù)K= K1·K2·K3,故答案為:-90.3;K1·K2·K3;

反應(yīng)C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)H=-90.3 kJ/mol。A.降低體系的溫度,平衡正向移動,H2產(chǎn)率增大,正確;B.壓縮容器的體積,平衡不移動,H2產(chǎn)率不變,錯誤;C.增加CaO的量,平衡不移動,H2產(chǎn)率不變,錯誤;D.選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?/span>,平衡不移動,H2產(chǎn)率不變,錯誤;故選A;

(3) 通入甲醇的為負(fù)極,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),由于用Li2CO3和Na2CO3混合物作電解質(zhì),因此負(fù)極結(jié)合碳酸根離子生成二氧化碳,負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH - 6e-+3CO32-= 4CO2↑+2H2O,故答案為:CH3OH - 6e-+3CO32-= 4CO2↑+2H2O。

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(3)大燒杯上如不蓋硬紙板,求得的中和熱數(shù)值 ___________(“偏大、偏小、無影響”)

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2t℃(高于850℃)時,在相同容器中發(fā)生上述反應(yīng),容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如上表。

表中3 min4 min之間反應(yīng)處于_________狀態(tài);C1數(shù)值_________0.08 mol/L (填大于、小于或等于)

反應(yīng)在4 min5 min間,平衡向逆方向移動,可能的原因是_________(單選),表中5 min6 min之間數(shù)值發(fā)生變化,可能的原因是_________(單選)。

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