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【题目】CO2加氢合成甲醇的技术,对减少温室气体排放和减缓燃料危机具有重要意义,发生的主要反应如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

回答下列问题:

(1)已知:H2和CH3OH的燃烧热分别为-285.8kJ·mol-1-726.51kJ·mol-1;以及H2O(l)=H2O(g) H=+44kJ·mol-1;则该反应的H=________________;

(2)该反应的平衡常数表达式为________________;

(3)在350时,体积为0.5L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2发生上述反应,测定出CH3OH的体积分数随时间变化的曲线如图所示:

能判断该反应达到化学平衡状态的依据是__________________;

A.容器内压强不变 B.H2的体积分数不变 C.c(CH3OH)=c(H2O) D.容器内密度不变

氢气在0~10min的平衡反应速率v(H2)=_________________________;

在右图中标出400时CH3OH的体积分数随时间变化的曲线。

(4)科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径,美国已计划将甲醇燃料用于军事目的。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂,在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇,同时向另一个电极通入空气。试回答下列问题:

这种电池放电时,b处通入______________,发生的电极反应方程式是_____________________。

若电解液中的3molH+通过质子交换膜,则消耗甲醇__________L(标准状况)

【答案】

(1)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)H=-86.89 kJmol-1

(2) K=

(3)AB 0.45mol/(L·min)

(4) 空气 O2+4e-+4H+=2H2O 11.2

【解析】

试题分析(1)H2(g)的燃烧热H-285.8kJmol-1,1molH2(g)完全燃烧生成1molH2O(l)放出热量285.8kJ,H2(g)+O2(g)=H2O(l)H=-285.8kJmol-1CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)H=-726.51kJmol-1H2O(l)=H2O(g) H=+44kJ·mol-1由盖斯定律可知,3×-+CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(g)H=-86.89 kJmol-1

(2)该反应的平衡常数表达式K=

(3)A.反应体系两边系数不等,反应进行的过程中气体的物质的量总和不断变化,则容器内压强不变,说明气体总物质的量不变,是平衡状态,故A正确;B.反应体积中H2的体积分数不变,反应达到平衡状态,故B正确;C.随着反应的进行c(CH3OH)=c(H2O)始终成立,故不一定是平衡状态,故C错误;D.密度等于质量除去体积,质量和体积始终是定值,则容器内密度不变不一定是平衡状态,故D错误;答案为AB。

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始物质的量(mol) 1 3 0 0

变化物质的量(mol) x 3x x x

平衡物质的量(mol) 1-x 3-3x x x

平衡时CH3OH的体积分数为×100%=30%,解得x=0.75,氢气在0~10min的平衡反应速率v(H2)= =0.45mol/(L·min);

CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) H=-86.89 kJmol-1 是放热反应,升高温度平衡逆向移动,达到新平衡时CH3OH的体积分数减小,但达到平衡需要的时间缩短了,具体如图

(4)原电池工作时电子由负极经外电路流向正极,H+向正极移动,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,由b处通入的为空气,发生的电极反应方程式为O2+4e-+4H+=2H2O;

若电解液中的3molH+通过质子交换膜,则转移电子的物质的量为3mol,被氧化的甲醇的物质的量=0.5mol,标准状况下体积为22.4L/mol×0.5mol=11.2L。

练习册系列答案
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【题目】Ⅰ.(1)研究钢铁的防腐蚀措施意义重大。利用如图装置,可以模拟铁的电化学防护,其中Y为NaCl。为减缓铁的腐蚀:

①若X为碳棒,开关K应置于 (填字母,下同)处,②若X为锌, 开关K应置于 处。

(2)在城市中地下常埋有纵横交错的管道和输电线路,地上还铺有地铁、城铁的铁轨,当有电流泄漏入潮湿的土壤中,并与金属管道形成回路时,就会引起后者的腐蚀。为表示其原理,某班级的学生绘制了下列装置图(假设电极材料均为铁,电解质均为NaCl溶液)。

你认为其中能合理模拟金属管道的腐蚀原理 ;图c的总反应方程式是

Ⅱ.1 L某溶液中含有的离子如下表:

用惰性电极电解该溶液,当电路中有5 mol e-通过时,溶液的c(H+)= mol/L (忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)。

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(1)写出以下物质的化学式:A ,D ,F

(2)写出下列变化的化学方程式:EC

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【题目】根据下表给出的几种物质的熔点、沸点数据判断说法中错误的是

晶体

NaCl

MgCl2

AlCl3

SiCl4

单质R

熔点

810℃

710℃

180℃

-70℃

2300℃

沸点

1465℃

1418℃

177.8℃

57℃

2500℃

AAlCl3为离子晶体

BMgCl2为离子晶体

CSiCl4是分子晶体

D.单质R可能是原子晶体

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A.卤代烃中卤原子的检验:先加NaOH溶液,加热,冷却后加AgNO3溶液

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C.碳原子数小于10,且一氯代物只有一种的烷烃有3

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【提出假设】

假设1:沉淀为Cu(OH)2

假设2:沉淀为

假设3:沉淀为碱式碳酸铜[化学式可表示为nCuCO3mCu(OH)2]

【查阅资料】无论是哪一种沉淀受热均易分解(假设均不含结晶水)。

【物质成分探究】

步骤1:将所得悬浊液过滤,用蒸馏水洗涤,再用无水乙醇洗涤

步骤2:甲同学取一定量固体,用气密性良好的右图装置(夹持仪器未画出)进行定性实验。

请回答下列问题:

(1)假设2中的沉淀为

(2)假设1中沉淀为Cu(OH)2的理论依据是

(3)无水乙醇洗涤的目的____ __

(4)若反应后A中蓝绿色固体变黑,C中无明显现象,证明假设______(填写序号)成立。

(5)乙同学认为只要将上图中B装置的试剂改用 试剂后,便可验证上述所有假设。

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