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工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:

CO ( g ) + 2H2 ( g )  CH3OH ( g )     △H=-116kJ/mol

(1)该反应的化学平衡常数表达式为                        ;

(2)下列措施中有利于增大该反应的反应速率且提高转化率的是          (填字母序号) 。

a.随时将CH3OH与反应混合物分离     b.降低反应温度

c.使用高效催化剂                    d.增大体系压强

(3)一定条件下,将1 mol CO与3 mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是        (填字母序号).

a.c ( H2 )减少                 b.正反应速率加快,逆反应速率减慢

c.CH3OH 的物质的量增加     d.重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )减小

(4) 在密闭容器中充有1mol CO与2 mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,CO的转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示。

①A、C两点都表示达到的平衡状态,则自反应开始到达平衡状态所需的时间,tA        tC(填“大于”、“小于’’或“等于")。

②若A点时容器的体积为1 L,该温度下B点的平衡常数  K=            。 

 

【答案】

(1)[CH3OH] / [ CO][H2]2   (2)d    (3)cd   (4)①大于   ② 1 L2·mol2

【解析】

试题分析:结合方程式不难得知有利于增大反应的速率且提高转化率的方法为增大体系压强;(3)将容器的容积压缩会导致平衡正向移动,所以c、d正确;(4)因为C点的温度高,所以反应速率快;根据A点时CO的转化率,结合平衡常数表达式计算K=1 L2·mol2,而B点与A点同温度,所以K相同。

考点:化学平衡的移动、化学平衡常数的计算。

 

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:

甲醇(CH3OH)和二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,具有广泛的开发和应用前景.以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下:

请填空:
(1)工业上一般采用下列两种反应成甲醇:
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H2
上述反应符合“原子经济”原则的是
(填“Ⅰ”或“Ⅱ”).
(2)在一定条件下,已知反应室2的可逆反应除生成二甲醚外还生成了气体CO2,其化学方程式为
3CO+3H2?CH3OCH3+CO2
3CO+3H2?CH3OCH3+CO2

(3)若利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ?mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ?mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.3kJ?mol-1
则反应:3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2 (g)△H=
-246.4
-246.4
 kJ/mol.
(4)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图1所示的电池装置.则该电池正极的电极反应为:
O2+2H2O+4e-═4OH-
O2+2H2O+4e-═4OH-


(5)甲醇质子交换膜燃料电池(如图2所示)是以酸性溶液为电解质溶液,甲醇从一个电极通入,O2从另一电极通入,中间为质子交换膜,通入甲醇的一极电极反应式为:
CH3OH+H2O-6e-═6H++CO2
CH3OH+H2O-6e-═6H++CO2

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科目:高中化学 来源: 题型:

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:
平衡常数表达式为K=
[CH3OH]
[CO][H2]2
[CH3OH]
[CO][H2]2

(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.T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1
K2(填“>”、“<”或“=”).

(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)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=
b-a-4c
2
b-a-4c
2
kJ?mol-1
(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,组装出了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.
①该电池工作时,b口通入的物质为
CH3OH
CH3OH

②该电池正极的电极反应式为:
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+4H+=2H2O

(5)以上述电池做电源,用图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):
Al→Al3++3e-
Al→Al3++3e-
Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2
Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2

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科目:高中化学 来源: 题型:

甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产.工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1
(1)下列措施中有利于增大该反应的反应速率的是
CD
CD

A.随时将CH3OH与反应混合物分离         B.降低反应温度
C.增大体系压强                        D.使用高效催化剂
(2)已知:CO(g)+
1
2
O2(g)═CO2(g)△H2=-283kJ?mol-1
H2(g)+
1
2
O2(g)═H2O(g)△H3=-242kJ?mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为:
CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-651kJ?mol-1
CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-651kJ?mol-1

(3)在容积为2L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律.下图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为2mol)与CO平衡转化率的关系.请回答:
①在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是
270℃
270℃

②利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g) 的平衡常数K=
4L2?mol-2
4L2?mol-2

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科目:高中化学 来源: 题型:

甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料.精英家教网
Ⅰ.工业上一般以CO和H2为原料在密闭容器中合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.8KJ/mol
(1)在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律.如图1是上述三 种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质 的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系,则曲线X对应的 温度是
 
图中a点对应的平衡常数K=
 

(2)某温度下,将1mol CO和3mol H2充入1L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时 c(CO)=0.1mol/L.若保持温度和体积不变,将起始物质的物质的量改为a mol CO、b mol H2,c mol CH3OH,欲使开始时该反应向逆反应方向进行,c的取值范围是
 

Ⅱ.图2是甲醇燃料电池工作的示意图,其中A、B、D均为石墨电极,C为铜电极.工作一段时间后,断开K,此时A,B两极上产生的气体体积相同.
(3)甲中负极的电极反应式为
 

(4)乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为
 
..
(5)丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图3,则图中②线表示的是
 
离子的变化;反应结束后,要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀,需要
 
 mL 5.0moL/L NaOH 溶液.

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