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甲醇是一种重要的可再生能源,工业上可用CO和H2合成。

(1)已知:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)  △H=—283 kJ·mol—1

CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g) +2H2O(l)  △H=—725kJ·mol—1

若要求得CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)的△H,还需要知道反应(用化学方程式表示)                                 的焓变。

(2)在Cu2O/ZnO做催化剂的条件下,将CO(g)和H2(g)充入容积为2L的密闭容器中合成CH3OH(g),反应过程中,CH3OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如图。

根据题意回答下列问题:

①反应达到平衡时,平衡常数表达式K=       

升高温度,K值           (填“增大”、“减小”

或“不变”)。

②在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2) =                

③若其它条件不变,对处于Z点的体系,将体积压缩至原来的1/2,达到新的平衡后,下列有关该体系的说法正确的是           

a.氢气的浓度与原平衡比减少        b.正、逆反应速率都加快

c.甲醇的物质的量增加              d.重新平衡时n(H2) /n(CH3OH)增大

④据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量的CO2有利于维持Cu2O的量不变,原因是:                                   (写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明)。

 

【答案】

(1)2H2(g)+O2(g) =2H2O(l)(只要写对反应式即给1分。没配平扣1分,没标明状态扣1分,若二者都存在只扣1分。)

(2)①; 减小。②0.2mol·L1·s1(没有单位或错扣1分)。③bc(各1分。填错一个倒扣1分,不出现负分。)。

④Cu2O+CO2Cu+CO2,体系中有CO2可以抑制Cu2O被还原。(3分。化学方程式给1分,文字说明給2分。若化学方程式用可逆号,文字说明只要从化学平衡角度回答都给分。若说明CO2与Cu反应生成Cu2O也给分。)

【解析】

试题分析:(1)所求反应中有H2存在,CO2和H2O都是中间产物,结合盖斯定律,可推得还需要的反应为2H2(g)+O2(g) =2H2O(l)的焓变;

(2)①根据反应,其平衡常数表达式,结合图像,可知升高温度,甲醇含量降低,平衡向逆反应方向移动,说明该反应是放热反应,故升高温度,K值减小;

②在500℃,从反应开始到平衡,甲醇增加了0.4 mol,H2消耗了0.8 mol,则氢气的平均反应速率v(H2)= =0.2 mol·L1·s1

③Z点处于平衡状态,将体积压缩至原来的1/2,相当于加压了,平衡正向移动,依次进行解答;

a、各物质的浓度均比原来增大了,错误;

b、浓度增大导致正、逆反应速率都加快,正确;

c、因平衡正向移动,甲醇的物质的量增加,正确;

d、因平衡正向移动,氢气减少,甲醇增加,所以n(H2) /n(CH3OH)将减小,错误;

④二氧化碳有利于抑制反应 Cu2O+CO2Cu+CO2向正反应方向移动,维持Cu2O的量不变,。

考点:考查盖斯定律,化学平衡常数,化学平衡移动影响因素。

 

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

甲醇是一种很好的燃料,被称为21世纪的新型燃料.
工业上可通过H2和CO化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H1=-116kJ?molˉ1
(1)已知:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?molˉ1
           H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O (g)△H3=-242kJ?molˉ1
1mol甲醇燃烧生成CO2和水蒸气放出
651
651
kJ的热量.
(2)在压强为0.1MPa条件下,将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下在VL容器中制备甲醇.
①若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是
BD
BD

A.升高温度                    B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大   D.再充入1mol CO和3mol H2
②为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.
实验编号 T(℃) n(CO)/n(H2 P(MPa)
1 150 1/3 0.1
2 a 1/3 5
3 350 b 5
A.则上表中剩余的实验条件数据:a=
150
150
、b=
1/3
1/3

B.根据反应特点,右上图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强P1=
0.1
0.1
MPa.
③100℃时,CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)反应的平衡常数为
4a2
V2
4a2
V2

(用含a、V的代数式表示).
(3)科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径,而甲醇燃料电池具备甲醇燃料容易携带、容易存储等优点,目前被认为将会替代传统的电池成为携带型设备的主要电源.右图是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型.写出其电极反应式
正极:
3O2+12e-+12H+→6H2O
3O2+12e-+12H+→6H2O

负极:
2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2
2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2

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科目:高中化学 来源: 题型:

三苯甲醇是一种重要有机合成中间体,可以通过如图1所示原理进行合成:精英家教网
实验步骤如下:
①如图2所示,在三颈烧瓶中加入A,1.5g镁屑,在滴液漏斗中加入,6.7mL溴苯和无水乙醚,先加入
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混合液于烧瓶中,待镁屑表面有气泡产生时,开始搅拌,并逐滴加入余下的混合液,使反应液保持微沸状态,至反应完全.
②继续加A,3.7g苯甲酰氯和无水乙醚,水浴回流1h后,在冷水浴下慢慢滴加氯化铵的饱和溶液30.0mL.
③将三颈烧瓶内的物质水浴加热蒸去乙醚,然后加A,30.0mL水进行水蒸气蒸馏(如图3所示用作水蒸气发生装置),直至无油状物蒸出.
④冷却抽滤,将固体用80.0%的乙醇溶液重结晶,最终得到产品.
(1)步骤①中“逐滴加入余下的混合液”是为了防止
 

(2)若水蒸气蒸馏装置中出现堵塞现象,则如图3玻璃管中水位会突然升高,此时应
 
,待故障排除后再进行蒸馏.
(3)抽滤用到的主要仪器有气泵、
 
,抽滤优于普通过滤的显著特点是
 

(4)步骤④中用80.0%的乙醇溶液重结晶的目的是
 

(5)用光谱法可检验所得产物是否纯净,其中用来获得分子中含有何种化学键和官能团信息的方法
 

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科目:高中化学 来源:2013-2014学年广东省茂名市高三第一次高考模拟考试理综化学试卷(解析版) 题型:填空题

甲醇是一种重要的化工原料。甲醇与水蒸气催化重整可获得清洁能源,具有广泛的应用前景。现有如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入1mol CH3OH1molH2O,一定条件下发生反应:CH3OH (g)+ H2O (g) CO2(g) +3 H2 (g),测得CO2CH3OH(g)的浓度随时间变化如下表所示。?

时间

物质

0 min

10 min

30 min

60 min

70 min

CO2(mol/L)

0

0.2

0.6

0.8

0.8

CH3OH(mol/L)

1.0

0.8

0.4

0.2

0.2

 

已知:CH3OH (g)+ O2 (g) CO2(g) + 2H2 (g)? ?H1= —192.9kJ/mol?

H2(g)+ O2 (g) H2 O(g)? ?H2= —120.9kJ/mol?

则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变H3=_____??????????????????? 。?

10~30 min内,氢气的平均反应速率v(H2)___________mol/(L·min)。?

该反应的平衡常数表达式为K=__________________。?

下列措施中能使平衡时n(CH3OH)n(CO2)减小的是(双选)___________。?

A.加入催化剂?????????????? B.恒容充入He(g),使体系压强增大?

C.将H2(g)从体系中分离??? D.再充入1molH2O?

2)甲醇在催化剂条件下可以直接氧化成甲酸。?

在常温下,用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20. 00 mL 0.1000 mol/L 甲酸溶液过程中,当混合液的pH=7时,所消耗的V(NaOH)___(”) 20. 00 mL。?

在上述滴定操作中,若将甲酸换成盐酸,请在图中的相应位置画出相应的滴定曲线。(1滴溶液约0.04mL)?

 

 

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科目:高中化学 来源:2012-2013学年江苏省扬州、南通、泰州、宿迁四市高三第二次调研测试化学试卷(解析版) 题型:实验题

三苯甲醇是一种重要有机合成中间体,可以通过下列原理进行合成:

实验步骤如下:

 ①如图1所示,在三颈烧瓶中加入A,1.5 g镁屑,在滴液漏斗中加入,6.7 mL溴苯和无水乙醚,先加人1/3混合液于烧瓶中,待镁屑表面有气泡产生时,开始搅拌,并逐滴加入余下的混合液,使反应液保持微沸状态,至反应完全。

②继续加,A,3.7 g苯甲酰氯和无水乙醚,水浴回流l h 后,在冷水浴下慢慢滴加氯化铵的饱和溶液30.0 mL。 

③将三颈烧瓶内的物质水浴加热蒸去乙醚,然后加,A,30.0 mL水进行水蒸气蒸馏(图2用作水蒸气发生装置),直至无油状物蒸出。

④冷却抽滤,将固体用80.0%的乙醇溶液重结晶,最终得到产品。 

(1)步骤①中“逐滴加入余下的混合液”是为了防止              

(2)若水蒸气蒸馏装置中出现堵塞现象,则图2玻璃管中水位会突然升高,此时应             ,待故障排除后再进行蒸馏。

 (3)抽滤用到的主要仪器有气泵、          ,抽滤优于普通过滤的显著特点是              。

(4)步骤④中用80.0%的乙醇溶液重结晶的目的是              。

(5)用光谱法可检验所得产物是否纯净,其中用来获得分子中含有何种化学键和官能团信息的方法    

 

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科目:高中化学 来源: 题型:

三苯甲醇是一种重要有机合成中间体,可以通过下列原理进行合成:

实验步骤如下:

 ①如图1所示,在三颈烧瓶中加入A,1.5 g镁屑,在滴液漏斗中加入,6.7 mL溴苯和无水乙醚,先加人1/3混合液于烧瓶中,待镁屑表面有气泡产生时,开始搅拌,并逐滴加入余下的混合液,使反应液保持微沸状态,至反应完全。

  

 ②继续加,A,3.7 g苯甲酰氯和无水乙醚,水浴回流l h 后,在冷水浴下慢慢滴加氯化铵的饱和溶液30.0 mL。 

③将三颈烧瓶内的物质水浴加热蒸去乙醚,然后加,A,30.0 mL水进行水蒸气蒸馏(图2用作水蒸气发生装置),直至无油状物蒸出。

④冷却抽滤,将固体用80.0%的乙醇溶液重结晶,最终得到产品。 

(1)步骤①中“逐滴加入余下的混合液”是为了防止    ▲   

(2)若水蒸气蒸馏装置中出现堵塞现象,则图2玻璃管中水位会突然升高,此时应    ▲     ,待故障排除后再进行蒸馏。

 (3)抽滤用到的主要仪器有气泵、    ▲    ,抽滤优于普通过滤的显著特点是    ▲   

(4)步骤④中用80.0%的乙醇溶液重结晶的目的是    ▲   

(5)用光谱法可检验所得产物是否纯净,其中用来获得分子中含有何种化学键和官能团信息的方法    ▲   

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