【題目】甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,其合成反應(yīng)為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

(1)下表列出了一些化學鍵斷裂需要的能量數(shù)據(jù),則CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=________。

化學鍵

H-H

C-O

CO

H-O

C-H

E(kJ·mol-1)

436

343

1076

465

413

工業(yè)上用天然氣為原料合成甲醇,分為兩階段。

I制備合成氣:CH4+H2O(g)=CO+3H2

(2)為解決合成氣中H2過量CO不足問題,原料氣中添加CO2,發(fā)生反應(yīng)CO2+H2=CO+H2O。為了使合成氣配比最佳,理論上原料氣中甲烷與二氧化碳體積比為___ 。

Ⅱ合成甲醇

實驗室進行模擬合成實驗。將1 molCO和2molH2通人密閉容器中,測得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖所示:

(3)比較T1、T2、T3的大小,并說明理由____

(4)平衡常數(shù)K(b)___ K(d)、正反應(yīng)速率v(a) ___v(b)(均填“大于”“小于”或“等于”)。

(5)c點時反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)Kp=___ (kPa)-2(用數(shù)字表達式表示,Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

(6)a點時,保持溫度不變,將密閉容器的容積壓縮刮原來的,對平衡體系產(chǎn)生的影響是______。

A. c(H2)減少 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.重新平衡時減小E. CH3OH的體積分數(shù)增加

(7)科研人員設(shè)計了一種新型甲醇燃料電池,其電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體,它在高溫下能傳導(dǎo)O2-,該電池工作時的負極電極反應(yīng)式為 ________

【答案】 -99kJ/mol 3:1 T1<T2<T3 該正反應(yīng)放熱,溫度升高平衡逆向移動,CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小 等于 小于 CDE CH3OH-6e-+302-=CO2↑+2H2O

【解析】(1)根據(jù)△H=反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵放出的總能量=1076+2×436-(3×413+343+465)=-99kJ/mol;正確答案:-99kJ/mol。

I (2) 可以知道,理論上一氧化碳與氫氣按進行反應(yīng),由反應(yīng)可以知道甲烷生成,過量,過量的氫氣由二氧化碳反應(yīng),根據(jù)反應(yīng)可以知道需二氧化碳,所以理論上原料氣中甲烷與二氧化碳體積比為;正確答案:3:1。

(3)該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高平衡逆向移動,CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小,所以溫度由小到大的順序為 T1<T2<T3;正確答案:T1<T2<T3 ;該正反應(yīng)放熱,溫度升高平衡逆向移動,CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小。

(4)由于平衡常數(shù)為溫度的函數(shù),溫度不變,平衡常數(shù)不變,所以平衡常數(shù)K(b)= K(d);溫度高反應(yīng)速率快,因為T1<T2,所以正反應(yīng)速率v(a) 小于v(b);正確答案:等于; 小于。

(5)已知將1 molCO和2molH2通人密閉容器中,一氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為35%;計算如下:

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

起始量 1 2 0

變化量 0.35 0.7 0.35

平衡量 0.65 1.3 0.35

平衡分壓 0.65/2.3 1.3/2.3 0.35/2.3

c點時反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)Kp=p(CH3OH)/p(CO)p2(H2)= [0.35/2.3]/ 0.65/2.3×(1.3/2.3)2=;正確答案:。

6)針對于反應(yīng)CO(g +2H2(g)CH3OH(g),保持溫度不變,將密閉容器的容積壓縮到原來的一半,相當于加壓過程,平衡右移,氫氣的物質(zhì)的量減少,但濃度增大,所以c(H2)增大,A錯誤;體積變小,各物質(zhì)濃度增大,正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率也加快,B錯誤;體積縮小,壓強增大,平衡右移,CH3OH的物質(zhì)的量增加,C正確;將容器的容積壓縮到原來的,壓強增大,正、逆反應(yīng)速率都增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,的物質(zhì)的量增加,濃度增大,氫氣的物質(zhì)的量減少,但濃度增大;故有減小D正確;平衡右移CH3OH的物質(zhì)的量增加,CH3OH的體積分數(shù)增加,E正確;正確答案:CDE。

(7) 新型甲醇燃料電池,甲醇做負極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+302-=CO2↑+2H2O;正確答案:CH3OH-6e-+302-=CO2↑+2H2O。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】從能量的變化和反應(yīng)的快慢等角度研究化學反應(yīng)具有重要意義。

(1)已知一定條件下,反應(yīng)N2+3H22NH3為放熱反應(yīng);:

①下圖能正確表示該反應(yīng)中能量變化的是________;

②根據(jù)下表數(shù)據(jù),計算生成1molNH3時該反應(yīng)放出的熱量為______kJ;

化學鍵

H-H

N≡N

N-H

斷開1mol鍵所吸收的能量

436kJ

946kJ

391kJ

③一定溫度下,將3molH2和1molN2通入容積為2 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)。若5min達到平衡,測得c(NH3)=0.4mol/L,則0至5min內(nèi)N2的平均化學反應(yīng)速率v(N2)=______,反應(yīng)開始與平衡時氣體的物質(zhì)的量之比為__________;若達到平衡時,該容器內(nèi)混合氣體總壓強為p,混合氣體起始壓強為p0 ,請用p0、p來表示達到平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為__________。

④ 在③反應(yīng)條件下,能夠判斷該反應(yīng)已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)的是______________。

A.容器內(nèi)混合氣體密度不變

B.混合氣體的壓強不變

C.單位時間內(nèi)生成n mol N2 的同時生成2n mol NH3

D. v (N2)=2v(NH3)

(2)原電池可將化學能轉(zhuǎn)化為電能。由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進行實驗:

①裝置甲中SO________ 極移動(填“A”或“B”);

②四種金屬活動性由強到弱的順序是_____________;

③若裝置丙中的電極為質(zhì)量相等的鐵棒和銅棒,電池工作一段時間后,取出洗凈、干燥、稱量,兩電極質(zhì)量差為6g,則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為______mol。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】綠礬(FeSO4·nH2O)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學興趣小組對綠礬的一些性質(zhì)進行探究。請回答下列問題:

(1)在試管中加入少量綠礬樣品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液顏色無明顯變化;再向試管中通入空氣,溶液逐漸變紅。請解釋變紅的原因________________________。

(2)為測定某綠礬中結(jié)晶水含量,按下圖組裝好儀器并檢查氣密性。將石英玻璃管(帶兩端開關(guān)K1和K2)(設(shè)整個為裝置A)稱重,記為80.120g。將樣品裝入石英玻璃管中,再次將裝置A稱重,記為 107.020g。按下圖連接好裝置進行實驗。

①儀器B的名稱是____________________。

②實驗操作步驟為: 第一步: 打開K1和K2,緩緩?fù)ㄈ隢2 第二步:點燃酒精燈,小心加熱;第三步:熄滅酒精燈 ;第四步:冷卻到室溫 ; 第五步:關(guān)閉K1和K2 ; 第六步:稱量A 。 請問: 第一步緩緩?fù)ㄈ隢2 的目的是________________________。

重復(fù)上述操作步驟,直至A恒重,記為95.320g。

③計算綠礬化學式中結(jié)晶水n=________________(保留一位小數(shù))。

(3)同學們查找資料可知,硫酸亞鐵在高溫下分解產(chǎn)物為Fe2O3 以及 SO2和SO3。為了驗證硫酸亞鐵分解的氣體產(chǎn)物,將已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中,打開K1和K2,緩緩?fù)ㄈ隢2,加強熱充分反應(yīng)后,管中殘留固體為 _______ 色粉末。

C、D中的溶液依次為________ 、________(填標號)。

a.品紅 b.NaOH c.BaCl2 d.濃硫酸

(4)“嚴謹不僅僅是一種生活態(tài)度,更是科學精神”。檢查裝置氣密性是化學實驗中的重要操作之一,在上述32題實驗裝置氣密性檢查的操作是_______________________________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列各組物質(zhì)中化學鍵的類型完全相同的是(
A.NaCl MgCl2 Na2O
B.H2O Na2O CO2
C.CaCl2 NaOH H2SO4
D.NH4Cl H2O CO2

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】一定溫度下反應(yīng)4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)經(jīng)2minB的濃度減少0.6mol·L-1,對此反應(yīng)速率的表示正確的是( )

A. 用A表示的反應(yīng)速率是0.4mol·L-1·min-1

B. 分別用B、C、D表示反應(yīng)的速率,其比值是1∶2∶3

C. 2min末的反應(yīng)速率v(B)=0.3mol·L-1·min-1

D. 在這2min任意一段時間內(nèi)用B和C表示的正反應(yīng)速率的值隨時間變化都是逐漸減小的

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于物質(zhì)分類的正確組合是( )

物質(zhì)分類

堿性氧化物

酸性氧化物

A

Na2CO3

HNO3

NaHCO3

CaO

CO2

B

NaOH

HCl

NaCl

Fe3O4

H2O2

C

Fe(OH)3

HF

CaCO3

CaO

SO2

D

NaOH

CH3COOH

CaF2

K2O

CO

A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】已知下列氧化劑均能氧化+4價的硫元素,為了除去稀硫酸中混有的亞硫酸,應(yīng)選用的最合理的氧化劑是(
A.KMnO4
B.Ca(ClO)2
C.Cl2
D.H2O2

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】香煙煙霧中往往含有CO和SO2氣體,下列關(guān)于這兩種氣體的說法正確的是(
A.兩者都易溶于水
B.兩者都污染環(huán)境,危害健康
C.兩者都能使品紅溶液褪色
D.兩者都是形成酸雨的主要原因

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】為研究銅與濃硫酸的反應(yīng),某化學興趣小組進行如下實驗.

實驗I:反應(yīng)產(chǎn)物的定性探究

按如圖裝置(固定裝置已略去)進行實驗

(1)A裝置的試管中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是____________;B裝置的作用是________E裝置中的現(xiàn)象是_______;

(2)實驗過程中,能證明無氫氣生成的現(xiàn)象是________。

(3)F裝置的燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_____________________

實驗Ⅱ:反應(yīng)產(chǎn)物的定量探究

(4)為測定硫酸銅的產(chǎn)率,將該反應(yīng)所得溶液中和后配制成250.00 mL溶液,取該溶液25.00mL加入足量KI溶液中振蕩,生成的I2恰好與20.00 mL 0.30 molL﹣1的Na2S2O3溶液反應(yīng),若反應(yīng)消耗銅的質(zhì)量為6.4g,則硫酸銅的產(chǎn)率為________。(已知2Cu2++4I=2CuI+I2, 2S2O32﹣+I2=S4O62﹣+2I)(注:硫酸銅的產(chǎn)率指的是硫酸銅的實際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值)

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