【题目】甲醇是一种重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景。请回答下列问题:
(1)工业生产甲醇的常用方法是CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.8 kJ·mol-1。
已知:2H2(g)+O2(g)==2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1;
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1;
CH3OH(g)=CH3OH(l) ΔH=-37.3 kJ·mol-1。
计算液体CH3OH的燃烧热为_______________。
(2)甲醇不完全燃烧产生的CO可利用I2O5来除去,其反应为5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g) +I2(s)。不同温度下,向装有足量I2O5固体的2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO,测得的CO2体积分数随着时间t变化曲线如图所示。则:
①T2温度时,0~0.5 min的反应速率v(CO)=___________。
②T1温度时,反应达到平衡,CO的转化率为_______,化学平衡常数K=_______(用具体数值表示)。
③下列说法正确的是_________(填编号)。
A.容器内压强不变,表明反应达到平衡状态
B.容器内气体密度不变,表明反应达到平衡状态
C.单位时间内,消耗a mol CO,同时消耗2a mol CO2, 表明反应v(正)<v(逆)
D.两种温度下,c点时体系中混合气体的压强相等
E.反应5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)为吸热反应
【答案】726.5 kJ·mol-1 0.8 mol·L-1·min-1 80% 1024 BC
【解析】
(1)根据盖斯定律进行计算。
(2)①先计算CO2物质的量,再计算CO2的速率,再计算CO的反应速率。
②先计算CO2物质的量,再计算CO改变量,再算CO的转化率和化学平衡常数。
③根据化学平衡判断的标志和改变条件对平衡的移动进行分析。
(1)根据盖斯定律,第2个方程式加第3个方程,减去第1个方程,再减去第4个方程得到CH3OH(l) +2O2(g) =2H2O(l) +CO2(g) ΔH=-726.5 kJ·mol-1,因此液体CH3OH的燃烧热为726.5 kJ·mol-1;
故答案为:726.5 kJ·mol-1。
(2)①5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g) +I2(s),该反应是等体积反应,只有CO、CO2为气体,T2温度时,CO2物质的量为2×0.4 =0.8mol,0~0.5 min的反应速率
,CO的反应速率为0.8 mol·L-1·min-1;
故答案为:0.8 mol·L-1·min-1;
②T1温度时,CO2物质的量为2×0.8 =1.6 mol,CO改变量为1.6 mol,CO的转化率为,化学平衡常数
;
故答案为:80%;1024;
③A选项,该反应是等体积反应,容器内压强始终不变,不能做为反应达到平衡状态的标志,故A不符合题意;
B选项,反应正向移动,气体质量增加,容器体积不变,密度增大,因此容器内气体密度不变,表明反应达到平衡状态,故B符合题意;
C选项,单位时间内,消耗a mol CO,同时消耗2a mol CO2,表明反应v(正)<v(逆),平衡逆向移动,故C正确;
D选项,两种温度下,T2温度高,因此c点时体系中混合气体的压强,T2曲线上压强大,故D不符合题意;
E选项,根据图像,从下到上,温度降低,平衡正向移动,反应为放热反应,故E不符合题意;
综上所述,答案为BC。
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【题目】某小组采用电渗析法从含NH4H2PO4 和(NH4)2HPO4的废水中回收NH3·H2O和 H3PO4,装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.膜1为阳离子交换膜,膜2为阴离子交换膜
B.a处进入稀氨水,d处流出浓H3PO4溶液
C.阴极区总反应式为2H2O+2NH4++2e-=2NH3·H2O+H2↑
D.每放出11.2L(标准状况)H2时,能回收98gH3PO4
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【题目】如图所示,A为电源,B为浸透饱和食盐水和酚酞的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液,C、D为电解槽,其电极材料及电解质溶液如图所示。
(1)闭合K1 ,断开K2 ,通电后,d端显红色,则电源a端为______极,若c、d为惰性电极,c端的电极反应是____________________________________
检验c端产物的方法_______________________________________________
高锰酸钾液滴现象__________________________________________________
(2)已知C装置中溶液的溶质为Cu(NO3)2和X(NO3)3 ,且均为0.1 mol,断开K1,闭合K2,通电一段时间后,阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如图所示,则Cu2+、X3+、H+ 氧化能力由大到小的顺序是_______;
(3)D装置中反应的方程式 ___________________________
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【题目】诺贝尔化学奖获得者GeorgeA.Olah提出了“甲醇经济”的概念,他建议使用甲醇来代替目前广泛使用的化石燃料用作能源储存材料和燃料。
工业上用天然气为原料,分为两阶段制备甲醇:
(i)制备合成气:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.0kJ·mol-1
(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.67kJ·mol-1
(1)制备合成气:工业生产中为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生的反应(iii):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.17kJ·mol-1,为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为_____。
(2)为节约化石能源、减少碳排放,用CO2代替CO作为制备甲醇的碳源正成为当前研究的焦点。
①请写出二氧化碳加氢合成甲醇的热化学方程式_____。
②研究表明在二氧化碳合成甲醇的原料气中加入一氧化碳可以降低CO2与H2反应的活化能。在200-360℃,9MPa时合成气初始组成H2、CO、CO2物质的量之比7:2:1的条件下研究甲醇的合成反应。如图所示,CO2的平衡转化率随温度升高先减小后增大,分析可能的原因是____。
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) ΔH=+29.1kJ·mol-1
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:
根据图,分析工业上制取甲酸甲酯时,选择的合适条件为_____。
(4)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH3OH为燃料,该电池工作原理见图。该反应负极电极反应式为_____。
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【题目】在初始温度为500℃、容积恒定为10L的三个密闭容器中,如图充料发生反应:CO2 (g) +3H2 (g) CH30H(g)十H2 O (g)△H= -25kJ/mol。已知乙达到平衡时气体的压强为开始时的0.55倍;乙、丙中初始反应方向不同,平衡后对应各组分的体积分数相等。下列分析正确的是
A. 刚开始反应时速率:甲>乙
B. 平衡后反应放热;甲>乙
C. 500℃下该反应平衡常数:K =3×102
D. 若a≠0,则0.9<b<l
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【题目】燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池,如图所示,a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是( )
A.a极是负极,该电极上发生氧化反应
B.总反应方程式为2H2+O2═2H2O
C.b极反应是O2+4OH--4e-═2H2O
D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
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【题目】取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圈为白色,外圈呈浅红色。则下列说法错误的是( )
A. b电极是阴极B. a电极与电源的正极相连
C. 电解过程中水是氧化剂D. b电极附近溶液的pH变小
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【题目】对于平衡体系mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g);ΔH<0。有下列判断,其中正确的是( )
A.若温度不变,将容器的体积增大为原来的两倍,此时A物质的浓度变为原来的0.48倍,则m+n>p+q
B.若平衡时A、B的转化率相等,说明反应开始时A、B的物的量之比为n:m
C.若温度不变而压强增大为原来的两倍,则达到新的平衡时平衡混合物的体积小于原体积的
D.若平衡体系共有amol气体,再向其中加入bmolB,当达到新平衡时共有(a+b)mol气体,则m+n=p+q
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【题目】将500 mL 0.1mol·L-1CuSO4和1 mol·L-1NaC1混合溶液,用石墨为电极电解。一段时间后在阳极收集到4.48 L(标况下)气体,溶液体积几乎没有变化。
计算: (已知:lg2=0.3,lg3=0.5)
(1)阴极析出铜的质量为多少克?__________
(2)计算电解后溶液的pH__________
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