题目内容

在容积为2L的密闭容器中进行如下反应:A(g) + 2B(g) 3C(g)+nD(g), 开始时A为4 mol,B为6 mol;5 min末时测得C的物质的量为3 mol,用D表示的化学反 应速率v(D)为0.2 mol/(L· min)。

计算: (1)5 min末A的物质的量浓度为               

(2)前5 min内用B表示的化学反应速率v(B)为                       

(3)化学方程式中n值为       

(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为:

①v(A )=5 mol/( L·min )               ②v( B )=6 mol/( L·min )

 ③v(C)=4.5 mol/( L·min )              ④v(D )=8 mol/( L·min )

其中反应速率最快的是         (填编号)

 

【答案】

【解析】

 

练习册系列答案
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（2011?江西）科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池．已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ?mol-1、-283.0kJ?mol-1和-726.5kJ?mol-1．请回答下列问题：
（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是
2858
2858
kJ；
（2）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
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
；
（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T1、T2均大于300℃）；下列说法正确的是
③④
③④
（填序号）
①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v（CH3OH）=
nA
tA
mol?L-1?min-1
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时
n(H2)
n(CH3OH)  
增大
（4）在T1温度时，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a，则容器内的压强与起始压强之比为
2-a
2
2-a
2
；
（5）在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
，正极的反应式为
3
2
O2+6H++6e-=3H2O
3
2
O2+6H++6e-=3H2O
．理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ，则该燃料电池的理论效率为
96.6%
96.6%
（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比）．
已知反应：CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）△H=-41.2kJ/mol，生成的CO2与H2以不同的体积比混合时在合适条件下的反应可制得CH4．
（1）850℃时在一体积为10L的恒容密闭容器中，通入一定量的CO和H2O（g），CO和H2O（g）浓度变化如右图所示，下列说法正确的是
AD
AD
（填序号）．
A．达到平衡时，反应体系最终会放出49.44kJ热量
B．第4min时，混合气体的平均相对分子质量不再变化，可判断已达到平衡
C．第6min时，若升高温度，反应平衡常数会增大
D．第8min时，若充入CO，会导致v（正）＞v（逆），平衡向正反应方向移动
（2）850℃时，若在容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO、3.0mol H2O、1.0mol CO2和x mol H2．若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是
x＜3
x＜3
．
（3）如将H2 与CO2以4：1的体积比混合，在适当的条件下可制得CH4．已知：
CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H1=-890.3kJ/mol
H2（g）+
12
O2（g）═H2O（l）△H2=-285.8kJ/mol
则CO2（g）与H2（g）反应生成CH4（g）与液态水的热化学方程式是
CO2（g）+4H2（g）═CH4（g）+2H2O（l）△H=-252.9kJ/mol
CO2（g）+4H2（g）═CH4（g）+2H2O（l）△H=-252.9kJ/mol
．
（4）熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极．负极反应式为
CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O
CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O
，正极反应式为
O2+2CO2+4e-=2CO32-
O2+2CO2+4e-=2CO32-
．为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定．为此电池工作时必须有部分A物质参加循环，则A物质的化学式是
CO2
CO2
．实验过程中，若通入了标准状况下空气448L（假设空气中O2体积分数为20%），则熔融盐燃料电池消耗标准状况下CH4
44.8
44.8
L．
科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇．已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ?mol-1、-283.0kJ?mol-1和-726.5kJ?mol-1．
请回答下列问题：
（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是
2858
2858
kJ；
（2）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
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
；
（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如图所示（注：T1、T2均大于300℃）；下列说法正确的是
③④
③④
（填序号）
①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v（CH3OH）=
nA
tA
 
nA
tA
mol?L-1?min-1
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大
（4）在T1温度时，将1mol CO2和3mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为
1-
a
2
1-
a
2
．
科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池．已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ?mol-1、-283.0kJ?mol-1和-726.5kJ?mol-1．
请回答下列问题：
（1）用太阳能分解5mol水消耗的能量是
1429
1429
kJ；
（2）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
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
；
（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变得情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如图所示（注：T1、T2均大于300℃）；
下列说法正确的是
②④
②④
（填序号）
①度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为：v（CH3OH）=
nA
tA
mol?L-1?min-1
②该反应为放热反应
③该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时
n(H2)
n(CH3OH)
增大
（4）在T1温度时，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a，则容器内的压强与起始压强之比为
（2-a）：2
（2-a）：2
．
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）一定温度下，将2mol CO和一定量H2充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是
 
．
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若在相同温度下，上述反应改在体积为2L的恒容密闭容器中进行，平衡常数
 
（填“增大”“不变”或“减小”）；反应10s后CO的物质的量为l．2mol，则0～10s的平均反应速率v（H2）=
 
．
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（2）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．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X对应的是
 
．
②利用图1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=
 
．
（3）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
 
；
（4）乙醇燃料电池具有很高的实用价值．如图2所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测．则该电池的负极反应式为
 
．

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