Question

【題目】CH4和CO2可以制造價(jià)值更高的化學(xué)產(chǎn)品。

已知：

CH4（g）＋2O2（g）=CO2（g）＋2H2O（g） ΔH1＝-802．0 kJ·mol－1

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH2＝-41．2 kJ·mol－1

2CO（g）＋O2（g）=2CO2（g） ΔH3＝-566．0 kJ·mol－1

（1）求反應(yīng)CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g） ΔH＝________ kJ·mol－1（用含a、b、c的代數(shù)式表示）。

（2）一定條件下，等物質(zhì)的量的（1）中反應(yīng)生成的氣體可合成二甲醚（CH3OCH3），同時(shí)還產(chǎn)生了一種可參與大氣循環(huán)的無(wú)機(jī)化合物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________。

（3）用Cu2Al2O4作催化劑，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）＋CH4（g）CH3COOH（g），溫度與催化劑的催化效率和乙酸的生成速率的關(guān)系如圖，回答下列問(wèn)題：

①250～300 ℃時(shí)，乙酸的生成速率降低的原因是________________________________。

②300～400 ℃時(shí)，乙酸的生成速率升高的原因是________________________________。

（4）已知：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）。在850℃時(shí)，K=1。此溫度下，若向一容積可變的密閉容器中同時(shí)充入1．0mol CO，3．0mol H2O，1．0mol CO2和xmol H2，則：

①當(dāng)x=5．0時(shí)，上述反應(yīng)向______方向進(jìn)行。

②若要使上述反應(yīng)開始時(shí)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則x應(yīng)滿足的條件是______。

③在850℃時(shí)，若設(shè)x=5．0和x=6．0，其他物質(zhì)的投料不變，當(dāng)上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得H2的體積分?jǐn)?shù)分別為a%、b%，則a______b（填“大于”“小于”或“等于”）。

（5）新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組用甲烷燃料電池進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示：

回答下列問(wèn)題：

若電池甲烷通入量為1L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），且反應(yīng)完全，則理論上通過(guò)電解池的電量為_______ （已知NA＝6．02×1023mol－1，電子電荷量為1．60×10－19C，列式表示即可），最多能產(chǎn)生的氯氣體積 為_______L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

Answer 1

【答案】

（1）－949．0（2分）

（2）3CO＋3H2==CH3OCH3＋CO2（2分）

（3）①催化劑的催化效率降低，化學(xué)反應(yīng)速率降低（1分）

②溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快（1分）

（4）①逆反應(yīng)（1分）

②0≤x＜3（2分）

③小于（1分）

（5）3．44×104C（2分） 4（2分）

【解析】

試題分析：

（1）用第一個(gè)+第二個(gè)×2-第三個(gè)×2得：CH4（g）＋CO2（g） 2CO（g）＋2H2（g）

ΔH＝（-802．0-412×2+556×2） kJ·mol－1=－949．0 kJ·mol－1

（2）參與大氣循環(huán)的無(wú)機(jī)化合物氣體只能是CO2，所以方程式為3CO＋3H2===CH3OCH3＋CO2。

（3）①250～300 ℃時(shí)，乙酸的生成速率降低的原因是催化劑的催化效率降低，化學(xué)反應(yīng)速率降低；②300～400 ℃時(shí)，乙酸的生成速率升高的原因是溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快。

（4）①此時(shí)的濃度商Qc==1．67，大于平衡常數(shù)1，故平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；

②平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，濃度商小于平衡常數(shù)，即＜1，解得x＜3，所以0≤x＜3；

③加入6mol氫氣所到達(dá)的平衡，可以等效為在加入5mol氫氣到達(dá)平衡后再加入1mol氫氣，增大一種生成物（氫氣）的體積分?jǐn)?shù)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡移動(dòng)的結(jié)果是降低這種增大的幅度，但平衡后氫氣的體積分?jǐn)?shù)還是大于原來(lái)的，故得H2的體積分?jǐn)?shù)：a%＜b%；

（5）因?yàn)镃H4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，所以電池甲烷通入量為1L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），通過(guò)電解池的電量為×8×6．02×1023mol-1×1．60×10－19C=3．44×104C；根據(jù)電子得失守恒可知，氯氣的體積是×8÷2×22．4L/mol＝4L。