题目内容

(1)已知: C(s)+O2(g)=CO2(g)         ΔH1=-393.5 kJ/mol
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3 kJ/mol
则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g),ΔH= ____ ___kJ/mol。
(2)在一恒容的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH
①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是_______(填序号)。
A.每消耗1 mol CO的同时生成2molH2
B.混合气体总物质的量不变
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。A、B两点的平衡常数K(A)_______K(B)(填“>”、“=”或“<”,下同);由图判断ΔH _____0。

③某温度下,将2.0 mol CO和6.0 molH2充入2 L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)="0.25" mol/L,则CO的转化率=          ,此温度下的平衡常数K=             (保留二位有效数字)。
(3)工作温度650℃的熔融盐燃料电池,用煤炭气(CO、H2)作负极反应物,空气与CO2的混合气体为正极反应物,催化剂镍作电极,用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物作电解质。负极的电极反应式为:CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O;则该电池的正极反应式为                        

(1)-524.8(2分) 
(2)①c(2分);② =(2分);<(2分);③75%(3分); 1.3(2分)
(3)O2+4e-+2CO2=2CO32-(2分)

解析试题分析: (1)根据盖斯定律和已知方程式可得,ΔH=ΔH1-ΔH2 =-393.5 kJ/mol-131.3 kJ/mol="-524.8" kJ/mol。
(2)①A项每消耗1 mol CO的同时生成2molH2 表示的是正逆反应速率相等,所以反应达到平衡。
B.根据反应方程式中气体系数可知,该反应是前后气体的减少的反应,所以混合气体总物质的量不变时,反应达到平衡,B正确;
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率均表示正反应速率,不能说明反应达平衡,C错误;
D.反应中各物质的浓度不再变化是化学反应达到平衡的重要标志,D正确。
②反应的平衡常数只与温度有关,所以图像中A、B的温度相等,所以平衡常数也相等,即K(A)= K(B);又可看出图像曲线随着温度升高,CO的转化率不断降低,所以温度升高对正反应不利,使平衡逆向移动,所以该反应的正反应是一个放热反应,ΔH <0。
③                CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)
初始浓度(mol/L):1       3           0
转化浓度(mol/L):0.75    2.25       0.75
平衡浓度(mol/L):0.25    0.75       0.75
所以H2的转化率=0.75÷1×100%=75%
平衡常数K= c(CH3OH) / c(CO)c2(H2) ="0.75/" 0.752 0.25=1.3
(3)该电池的反应原理实质是用水煤气做燃料,制成一个燃料电池,所以电池总反应式就是水煤气的燃烧反应CO+H2 +O2=CO2+H2O,可以看出Li2CO3和Na2CO3只是做电解质并没有发生反应,所以根据已知得负极反应式消耗CO32-可推得正极反应式应生成CO32-所以可得正极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-
考点:本题考查的是化学反应原理的知识,设计盖斯定律的应用计算、化学平衡标志的判断、转化率和化学平衡常数的计算、电化学方程式的书写等内容。

练习册系列答案
相关题目

某实验小组设计用50 mL 1.0 mol/L盐酸跟50 mL 1.1 mol/L 氢氧化钠溶液在如图装置中进行中和反应。在大烧杯底部垫碎泡沫塑料(或纸条),使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条),大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板,在板中间开两个小孔,正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题:

(1)本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和。试问:盐酸在反应中若因为有放热现象,而造成少量盐酸在反应中挥发,则测得的中和热____________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(2)在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸的步骤,若无此操作步骤,则测得的中和热会____________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(3)若用等浓度的醋酸与NaOH溶液反应,则测得的中和热会____________(填“偏大”、“偏小”或“不变”),其原因是_______________________________________________。
(4)该实验小组做了三次实验,每次取溶液各50 mL,并记录下原始数据(见下表)。

实验序号
起始温度t1/℃
终止温度(t2)/℃
温差(t2-t1)/℃
盐酸
NaOH溶液
平均值
1
25.1
24.9
25.0
31.6
6.6
2
25.1
25.1
25.1
31.8
6.7
3
25.1
25.1
25.1
31.9
6.8
 
已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00g/cm3,中和后混合液的比热容c=4.18×10-3kJ/(g·℃),则该反应的中和热为ΔH=______    __。根据计算结果,写出该中和反应的热化学方程式_______________________________。

Ⅰ已知在常温常压下:①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)  △H=_1275.6kJ?mol-1
②H2O(l)═H2O(g)  △H=+44.0kJ?mol-1写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:               
Ⅱ.甲醇可以与水蒸气反应生成氢气,反应方程式如下:
CH3OH(g) + H2O(g)  CO2(g) + 3H2(g) ;△H>0
(1)一定条件下,向体积为2L的恒容密闭容器中充入1molCH3OH(g)和3molH2O(g),20s后,测得混合气体的压强是反应前的1.2倍,则用甲醇表示该反应的速率为       
(2)判断中可逆反应达到平衡状态的依据是(填序号)             
①v(CH3OH) = 3v(H2)  ②混合气体的密度不变  ③混合气体的平均相对分子质量不变      ④CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化    ⑤CO2和H2的浓度之比为1:3
(3)图中P是可自由平行滑动的活塞,关闭K,在相同温度时,向A容器中充入1molCH3OH(g)和2molH2O(g),向B容器中充入1.2molCH3OH(g) 和2.4molH2O(g),两容器分别发生上述反应。 已知起始时容器A和B的体积均为aL,反应达到平衡时容器B的体积为1.5aL,容器B中CH3OH转化率为      ;维持其他条件不变,若打开K一段时间后重新达到平衡,容器B的体积为     L(连通管中气体体积忽略不计,且不考虑温度的影响)。

Ⅲ.如图甲、乙是电化学实验装置。请回答下列问题:

(1)若两池中均盛放CuSO4溶液
①甲池中石墨棒上的电极反应式为____________________.
②如果起始时乙池盛有200mL CuSO4溶液,电解一段时间后溶液蓝色变浅,若要使溶液恢复到电解前的状态,需要向溶液中加入0.8g CuO,则其电解后的pH为     (忽略溶液体积的变化)。
(2)若甲池中盛放饱和NaCl溶液,则甲池中石墨棒上的电极反应式为__________________.

能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。
Ⅰ.已知:Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)
ΔH1=a kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=b kJ·mol-1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH3=c kJ·mol-1
则C的燃烧热ΔH=________ kJ·mol-1
Ⅱ.(1)依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号)。
A.C(s)+CO2(g)=2CO(g)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)
D.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)
若以熔融的K2CO3与CO2为反应的环境,依据所选反应设计成一个原电池,请写出该原电池的负极反应:____________________________________________________________。
(2)某实验小组模拟工业合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,开始他们将N2和H2混合气体20 mol(体积比1∶1)充入5 L合成塔中,反应前压强为p0,反应过程中压强用p表示,反应过程中与时间t的关系如图所示。

请回答下列问题:
①反应达平衡的标志是(填字母代号)________。
A.压强保持不变
B.气体密度保持不变
C.NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍
②0~2 min内,以c(N2)变化表示的平均反应速率为________。
③欲提高N2的转化率,可采取的措施有________。
A.向体系中按体积比1∶1再充入N2和H2
B.分离出NH3
C.升高温度
D.充入氦气使压强增大
E.加入一定量的N2
(3)25 ℃时,BaCO3和BaSO4的溶度积常数分别是8×10-9和1×10-10,某含有BaCO3沉淀的悬浊液中,c(CO32-)=0.2 mol·L-1,如果加入等体积的Na2SO4溶液,若要产生BaSO4沉淀,加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是________ mol·L-1

中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。
(1)有效减碳的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的是    。 
A.电解水制氢:2H2O2H2↑+O2
B.高温使水分解制氢:2H2O2H2↑+O2
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O2H2↑+O2
D.天然气制氢:CH4+H2OCO+3H2
(2)CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH="-49.0" kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从3 min到9 min,v(H2)=    mol/(L·min)。 
②能说明上述反应达到平衡状态的是    (填编号)。 
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(3)工业上,CH3OH也可由CO和H2合成。参考合成反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数:

温度/℃
0
100
200
300
400
平衡常数
667
13
1.9×1
2.4×1
1×1
 
下列说法正确的是    。 
A.该反应正反应是放热反应
B.该反应在升高温度时,CH3OH(g)的体积分数减小,说明v(CH3OH)减小,v(CH3OH)增大
C.在T ℃时,1 L密闭容器中,投入0.1 mol CO和0.2 mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100
D.工业上采用稍高的压强(5 Mpa)和250 ℃,是因为此条件下,原料气转化率最高

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)。

(1)已知反应及几种物质中化学键断裂时的能量变化如下所示:
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)               △H=-184kJ/mol
4HCl (g)+O2(g)=2Cl2 (g) +2H2O (g)   △H=-115.6kJ/mol

①H2与O2反应生成气态水的热化学方程式为_________________________________;
②断开1mol H—O键所需能量约为_________________________kJ。
(2)已知某反应的平衡常数表达式为:K=,它所对应的化学方程式为________________。
(3)已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0在400℃时K=0.5,此条件下在0.5L的密闭容器中进行该反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol,则此时反应υ(N2)正______υ(N2)逆(填“>”、“<”或“=”)。欲使得该反应的化学反应速率加快,同时使平衡时NH3的体积百分数增加,可采取的措施是_______(填序号)。
A.缩小体积增大压强        B.升高温度
C.加催化剂                D.使氨气液化移走
(4)在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:A(g)+3B(g)2C(g)+D(s) △H,其化学平衡常数K与T的关系如下表:

T/K
300
400
500
……
K/(mol·L-1)2
4×106
8×107
1.2×109
……
①断送该反应的△H_________0(填“>”或“<”);
②在一定条件下,能判断该反应一定达化学平衡状态的是______(填序号)。
A.3 υ(B)正=2υ(C)逆       B.A和B的转化率相等
C.容器内压强保持不变    D.混合气体的密度保持不变

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