题目
题型:济南一模难度:来源:
甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上一般可采用如下反应来合成甲醇:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g).
(1)分析该反应并回答下列问题:
①平衡常数的表达式为K=______.
②下列各项中,不能说明该反应已经达到平衡的是______(填字母编号).
a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化
b.一定条件下,CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等
c.恒温、恒容条件下,CO、H2和CH3OH的浓度保持不变
d.一定条件下,单位时间内消耗1mol CO,同时生成1mol CH3OH
(2)如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线.该反应的△H______0(填“>”、“<”或“=”);T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1______K2(填“>”、“<”或“=”).若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是______(填字母编号).
a.升高温度 b.将CH3OH(g)从体系中分离
c.使用合适的催化剂 d.充入He(g),使压强增大
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-a kJ•mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-b kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(l)△H=-c kJ•mol-1
则CH3OH(l)和O2生成CO和H2O(l)的热化学方程式是:______.
(4)2009年10月,中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出自呼吸电池及主动式电堆.甲醇燃料电池的工作原理如图2所示.该电池工作时,b口通入的物质是______,正极上的电极反应式为______.
(5)以上述电池做电源,用如图3所示装置,在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中,发现溶液逐渐变浑浊,原因是(用相关的电极反应式和离子方程式表示):______.
答案
c(CH3OH) |
c(CO)•c2H(2) |
c(CH3OH) |
c(CO)•c2H(2) |
②a.随反应进行,气体的物质的量减小,容器内压强减小,容器内的压强不发生变化,说明到达平衡状态,故a正确;
b.CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等,说明正逆反应速率相等,说明到达平衡状态,故b正确;
c.平衡时各组分的浓度、含量不变,说明到达平衡状态,故c正确;
d.一定条件下,单位时间内消耗1mol CO,同时生成1molCH3OH,都表示正反应速率,自始至终都按此比例进行,不能说明到达平衡状态,故d错误.
故答案为:d;
(2)由图1可知,温度T1<T2,平衡时,温度越高CO的转化率越小,说明升高温度,平衡向逆反应移动,升高温度平衡向吸热反应移动,故该反应正反应为放热反应;升高温度,平衡向逆反应移动,所以K1>K2,
a.升高温度,平衡向逆反应移动,甲醇产率降低,故a错误;
b.将CH3OH(g)从体系中分离,平衡向正反应移动,甲醇产率增大,故b正确;
c.使用合适的催化剂,缩短到达平衡时间,不影响平衡移动,甲醇产率不变,故c错误;
d.容器容积不变,充入He(g),使压强增大,但反应混合物的浓度不变,不影响平衡移动,甲醇产率不变,故d错误;
故b可以使甲醇产率增大,故答案为:<;>;b;
(3)已知:①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-a kJ•mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-b kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(1)△H=-c kJ•mol-1
由盖斯定律可知,①-②+③×4得2CH3OH(1)+2O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)△H=-(a+4c-b) kJ•mol-1
故答案为:2CH3OH(1)+2O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)△H=-(a+4c-b) kJ•mol-1;
(4)由装置图可知,b极通入气体后产生气体,c极通入气体后产生水,故b极通入为甲醇,c极通入的是氧气,原电池负极发生氧化反应,正极反应还原反应,氧气在正极放电,与氢离子结合生成水,正极电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O,故答案为:甲醇;O2+4H++4e-=2H2O;
(5)电解池阳极发生氧化反应,金属Al放电Al-3e-=Al3+,生成Al3+,Al3+与HCO3-发生双水解Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+CO2↑,生成Al(OH)3溶液变浑浊,
故答案为:Al-3e-=Al3+,Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+CO2↑.
核心考点
试题【(实验班必做,平行班选作)甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上一般可采用如下反应来合成甲醇:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g).(1)】;主要考察你对盖斯定律等知识点的理解。[详细]
举一反三
①CH4 ( g )+4NO2( g )═4NO( g )+CO2( g )+2H2O( g )△H=-574kJ•mol-1
②CH4 ( g )+4NO( g )═2N2( g )+CO2( g )+2H2O( g )△H=-1160kJ•mol-1.
下列正确的选项是( )
A.CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H=-867kJ•mol-1 | ||||
B.CH4催化还原NOx为N2的过程中,若x=1.6,则转移的电子总数为3.2mol | ||||
C.若0.2molCH4还原NO2至N2,在上述条件下放出的热量为173.4kJ | ||||
D.若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子总数为3.2mol | ||||
利用焦炭或天然气制取廉价的CO和H2,再用于氨合成和有机合成是目前工业生产的重要途径. (1)已知:CH4(g)+2O2 (g)=CO2 (g)+2H2O (l)△H=-890.3kJ•mol-1 ① H2(g)+1/2O2 (g)=H2O (l)△H=-285.8kJ•mol-1 ② CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1 ③ H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ•mol-1 ④ 反应CH4(g)+H2O(g)
(2)一定条件下,在体积为5L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g).不同温度时甲烷的物质的量随时间变化曲线如图所示.根据题意完成下列各题: ①反应达到平衡时,平衡常数表达式K=______,降低温度,K值______(填“增大”、“减小”或“不变”). ②在300℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=______.(用相关符号和数据表示) ③判断该可逆反应达到平衡状态的标志是______.(填字母) a.CH3OH的生成速率与CO的消耗速率相等 b.容器中气体的压强不变 c.容器中混合气体的密度保持不变 d.CO百分含量保持不变 e.CO和CH3OH浓度相等 ④欲提高H2的转化率,下列措施可行的是______.(填字母) a.向容器中再充入Ar b.改变反应的催化剂 c.向容器中再充入CO d.升高温度. | ||||
二甲醚(CH3OCH3)是一种清洁、高效、具有优良的环保性能的可燃物,被称为21世纪的新型能源.工业制备二甲醚的生产流程如图1: 催化反应室中(压力2.0~10.0Mpa,温度300℃)进行下列反应: ①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H=-90.7kJ/mol ②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ/mol ③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol (1)催化反应室中的总反应:3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g). 该反应的△H=______.催化反应室中采用300℃的反应温度,理由是______. (2)已知:反应①在300℃时的化学平衡常数为0.27.该温度下将2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时反应将______(填“正向进行”、“逆向进行”或“处于平衡状态”). (3)上述流程中二甲醚精制的实验操作名称为______. (4)图2为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图.a电极的电极反应式为______. | ||||
请回答下列问题: (1)现代工业将煤炭气化,既可以提高燃料的利用率、减少CO、SO2等的排放,又可以扩大水煤气的广泛用途. ①已知:2C(s)+O2(g)=2CO(g);△H1,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H2. 则反应C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g);△H=______.(用含△H1、△H2的代数式表示) ②CO和H2在一定条件下合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g);△H3.现在容积均为1L的a、b、c、d、e五个密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H2的混合气体,控温,进行实验,测得相关数据如下图1和图2. a.该反应的△H3______0(选填“<”、“>”或“=”,下同),K1______K2. b.将容器d中的平衡状态转变到容器c中的平衡状态,可采取的措施有______. (2)某燃料电池以熔融态K2CO3为电解质,一极通入CO,另一极通入空气和CO2的混合气体.已知该燃料电池正极反应为2CO2+O2+4e-=2CO32-;则其负极的电极反应式为______. (3)图3为某温度下,Fe(OH)3(s)、Mg(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液的pH,金属阳离子浓度变化情况.据图分析: 该温度下,溶度积常数的关系为:Ksp[Fe(OH)3]______Ksp[Mg(OH)2] (填:>、=、<);如果在新生成的Mg(OH)2浊液中滴入足量的Fe3+,振荡后,白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀,原因是 ______. | ||||
研究碳、氮、硫的氧化物的性质对化工生产和环境保护有重要意义. (1)下列措施中,有利于降低大气中的CO2、SO2、NO2浓度的有______填字母); a.减少化石燃料的使用,开发新能源 b.使用无氟冰箱,减少氟里昂排放 c.多步行或乘公交车,少用专车或私家车 d.将工业废气用碱液吸收后再排放 (2)为开发新能源,有关部门拟用甲醇(CH3OH)替代汽油作为公交车的燃料.写出由CO和H2生产甲醇的化学方程式______,用该反应合成1mol液态甲醇吸收热量131.9kJ.又知,2H2(g)+CO(g)+
(3)硫酸工业生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),平衡混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图所示.根据图示回答下列问题: ①2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)的△H______0(填“>”或“<”); ②若温度为T1、T2时,反应的化学平衡常数分别为K1、K2,则K1______K2;若反应进行到状态D时,v正______v逆(填“>”、“<”或“=”). |