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【题目】甲醇(CH3OH)热值高、无污染,既可做燃料,又是重要的化工原料。科学家正研究利用CO2生产甲醇以发展低碳经济。

(1)已知CO(g)CH3OH(l)的燃烧热分别为283kJmol-1726kJmol-1。则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为______

(2)根据甲醇在酸性电解质溶液中与氧气作用生成二氧化碳和水的反应,设计一种燃料电池,则其负极反应式为______。若该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为689.7kJ,与其燃烧所能释放的全部能量相比,该燃料电池的理论效率为______

(3)探究不同条件下对合成甲醇反应的影响:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

①其他条件不变,T1T2两种温度下CH3OH的物质的量随时间的变化如图,则该反应在T1时的平衡常数比T2时的______(”),处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时______(增大减小不变”)

②某温度下,在体积为1L的密闭容器中加入4molCO28molH2,测得H2的物质的量随时间变化如图曲线()所示:

a→b时间段内v(CH3OH)=______molL-1min-1;若仅改变某一条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线()所示。曲线()对应改变的实验条件可以是______(填序号)

A.加催化剂 B.增大压强 C.升高温度 D.增大CO2浓度

若图中曲线甲平衡后保持恒温恒容,按如表各组的物质的量再次增加投入反应混合物,其中平衡向正反应方向进行的是______

物质

n(CO2)

n(H2)

n(CH3OH)

n(H2O)

A

0

0

1

1

B

1

0

1

0

C

0

1

1

0

【答案】CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) H=-443kJmol-1 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 95% 增大 0.5 BD C

【解析】

(1)根据CO(g)CH3OH(l)的燃烧热,写出热化学方程式,再根据盖斯定律分析解答;

(2)燃料电池中,通入燃料的电极做负极,则负极为甲醇放电生成CO2,据此书写电极反应式;燃料电池的理论效率=×100%

(3)①根据图象,结合平衡移动原理进行分析;②由图可知:a→b时间段内,n(H2)=3molt=2min,据此计算v(H2)=v(CH3OH)=v(H2);根据影响化学平衡的因素分析判断;先根据三段式求出平衡常数K,再根据QcK比较判断平衡移动的方向。

(1)CO(g)的燃烧热的热化学方程式为:①CO(g)+O2(g)=CO2(g) H=-283kJmol-1CH3OH(l)的燃烧热的热化学方程式为:②CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=-726kJmol-1,根据盖斯定律:反应②-反应①即可得甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) H=-726kJmol-1+283kJmol-1 = -443kJmol-1,故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) H=-443kJmol-1

(2)对于燃料电池,燃料做负极,则负极为甲醇放电生成CO2,根据电子转移、电荷守恒,电极反应式为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+;该燃料电池的理论效率=×100%=95%,故答案为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+95%

(3)①由图可知,T1温度下,平衡时甲醇的物质的量更多,所以T1时的平衡常数比T2时的大;T2温度下反应先达平衡,则T2T1,且甲醇的物质的量减少,说明平衡逆移,正反应为放热反应,处于A点的反应体系从T1变到T2,相当于升高温度,平衡逆移,增大,故答案为:大;增大;

②由图可知:a→b时间段内,n(H2)=3molt=2min,则v(H2)====1.5mol/(Lmin)v(CH3OH)=v(H2)=0.5mol/(Lmin)A、加入催化剂,平衡不移动, H2平衡的物质的量不变,故A错误;B、增大压强,反应速率加快,平衡正移,H2的物质的量减小,符合图象变化,故B正确;C、升高温度,反应速率加快,平衡逆移,H2的物质的量增大,不符合图象变化,故C错误;D、增大CO2浓度,反应速率加快,平衡正移,H2的物质的量减小,符合图象变化,故D正确;故选BD

平衡常数K===0.25(mol/L)-2A、只加生成物,则平衡逆移,故A错误;BQc==0.25=K,平衡不移动,故B错误;CQc==0.11K,平衡正移,故C正确;故选C,故答案为:0.5BDC

练习册系列答案
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【题目】某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2,其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是

A. X可以是稀硫酸或稀硝酸或稀盐酸

B. 实验开始时应先关闭止水夹a、打开b,再向烧瓶中加入X

C. 反应一段时间后可在烧瓶中观察到白色沉淀

D. 反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞,则Fe(OH)2可较长时间存在

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【题目】在电解冶炼铝的过程中加入冰晶石(Na3AlF6)可起到降低Al2O3熔点的作用。

1)基态氟原子中,电子占据的最高能层的符号为______,电子占据最高能级上的电子数为______

2)向NaAlO2及氟化钠溶液中通入CO2,可制得冰晶石。

①该反应中涉及的非金属元素的电负性由大到小的顺序为______________

1molCO2中含有的σ键数目为________,其中C原子的杂化方式为_________CO2SCNˉ互为等电子体,SCNˉ的电子式为_________

Na2O的熔点比NaF的高,其理由是:_________

3)冰晶石由两种微粒构成,冰晶石的晶胞结构如图所示,位于大立方体的顶点和面心,位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心,那么大立方体的体心处所代表的微粒是________(填微粒符号)

4)冰晶石稀溶液中存在的化学键有________(填标号)

A 离子键 B 共价键 C 配位键 D 氢键

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【题目】某同学模拟工业制碘的方法,探究ClO3I的反应规律。实验操作及现象如下:

实验及试剂

编号

无色NaClO3溶液用量

试管中溶液颜色

淀粉KI试纸颜色

1

0.05mL

浅黄色

无色

2

0.20mL

深黄色

无色

3

0.25mL

浅黄色

蓝色

4

0.30mL

无色

蓝色

(1)取实验2后的溶液,进行如下实验:

经检验,上述白色沉淀是AgCl。写出加入0.20mLNaClO3后,溶液中ClO3I发生反应的离子方程式____________

(2)查阅资料:一定条件下,II2都可以被氧化成IO3

作出假设:NaClO3溶液用量增加导致溶液褪色的原因是过量的NaClO3溶液与(1)中的反应产物继续反应,同时生成Cl2,反应的离子方程式是______________________

进行实验:取少量实验4中的无色溶液进行以下实验,进一步佐证其中含有IO3。其中试剂X可以是_________(填字母序号)

a.碘水 bKMnO4溶液 cNaHSO3溶液

获得结论:NaClO3溶液用量增加导致溶液褪色。

(3)小组同学继续实验,通过改变实验4中硫酸溶液的用量,获得如下实验结果:

编号

6.0mol·L1H2SO4溶液用量

试管中溶液颜色

淀粉KI试纸颜色

5

0.25mL

浅黄色

无色

6

0.85mL

无色

蓝色

①对比实验45,可以获得的结论是______________________

②实验6ClO3I反应的离子方程式是______________________

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【题目】连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,是一种淡黄色粉末,易溶于水,不溶于乙醇。在实验室制备连二亚硫酸钠流程如下:

(1)反应Ⅰ是制备SO2,下图装置可制取纯净干燥的SO2

①按气流方向连接各仪器接口,顺序为a___f,装置D的作用是______

②装置A中反应的化学方程式为___

(2)反应Ⅱ所用实验装置如图所示(部分装置省略)。

①通SO2之前先强力搅拌,将锌粉和水制成悬浊液,其目的是_________;控制反应温度的方法是____

②反应Ⅱ的离子方程式为 ___

(3)“滤渣”经洗涤、灼烧,可得到一种工业产品是____(填化学式);加入适量饱和食盐水的目的是 ___

(4)产品Na2S2O42H2O久置空气中易被氧化,其氧化产物可能是_______(写2种)。

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D.产物CO2分子中的氧原子不仅仅来源于O2

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请回答下列问题:

1CaSO4(s)CaO(s)+SO3(g)△H=___kJ·mol-1(用abc表示)。

2T1℃时,向某恒容密闭容器中通入一定量的CO2和足量CaO发生反应:CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s),CO2的浓度随时间变化如图所示:

08minv(CO2)=___

t1min时,若保持其他条件不变,压缩容器体积至原来的t2min重新达到平衡,请在图中画出CO2的浓度自条件改变至新平衡的变化曲线___

3T2℃时,向某密闭容器中通入2molSO21molO2发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H3=ckJ·mol-1

①若该容器为恒压密闭容器,下列选项可判断反应已达平衡状态的是___

A.混合气体的密度不再改变

B混合气体的压强不再改变

C.相同时间内,每断裂0.1molO=O键,同时生成0.2molSO3

D.混合气体的平均相对分子质量不再改变

②若该容器为2L的恒容密闭容器,达平衡时SO3的体积分数为40%,则O2的转化率为___T2℃时该反应的平衡常数K=___

③反应达到②中的平衡状态后,保持反应温度和O2的浓度不变,增大容器体积,则平衡将___(填“正向”、“逆向”或“不“)移动,原因为___

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