题目内容

(2013?泰安一模)研究碳及其化合物的性质对促进低碳社会的构建具有重要意义.
(1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应 CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下两组数据:
实验组 温度℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
CO H2O H2 CO
1 650 4 2 1.6 2.4 6
2 900 2 1 0.4 1.6 3
①实验1中以CO2表示的反应速率为
0.13mol/(L?min)
0.13mol/(L?min)
(保留2位小数);
②该反应为
放热
放热
(填“吸热”或“放热”)反应;
③实验2的平衡常数为
0.17
0.17

(2)已知在常温常压下:
2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1451.6kJ?mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ?mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学方程式
CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ/mol
CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ/mol

(3)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,实验室用如图装置模拟该过程,其原理是:通电后,Co2+被氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把甲醇氧化成CO2而除去(Co3+的还原产物是CO2+).
①写出阳极电极反应式
Co2+-e-=Co3+
Co2+-e-=Co3+

②写出除去甲醇的离子方程式
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
分析:(1)①、由表中数据可知,CO的物质的量变化量为4mol-2.4mol=1.6mol,根据v=
△n
V
△t
计算v(CO),再利用速率之比等于化学计量数之比计算v(CO2);
②、第二组温度比第一组高,反应物物质的量比第一组减半,但是平衡时CO2的物质的量比第一组的一半少,表明该反应为放热反应;
③、利用三段式计算平衡时,各组分的物质的量,该反应是气体体积不变的反应,故利用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式计算平衡常数;
(2)根据盖斯定律,由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标方程式,反应热也乘以相应的系数并进行相应的计算;
(3))①通电后,将Co2+氧化成Co3+,电解池中阳极失电子发生氧化反应,电极反应为Co2+-e-=Co3+
②以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化,自身被还原为Co2+,结合原子守恒与电荷守恒可知,还原生成H+,配平书写为:6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
解答:解:(1)①、由表中数据可知,CO的物质的量变化量为4mol-2.4mol=1.6mol,v(CO)=
1.6mol
2L
6min
=
2
15
mol/(L?min),速率之比等于化学计量数之比,故v(CO2)=v(CO)=
2
15
mol/(L?min)=0.13mol/(L?min),
故答案为:0.13mol/(L?min);
②、实验1中CO的转化率为×100%=40%,实验2中CO的转化率为×100%=20%,则实验1的转化率大于实验2,则说明温度升高平衡向逆反应方向移动,正反应放热,
故答案为:放热;
③、平衡时CO的物质的量为1.6mol,则:
           CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),
开始(mol):2      1        0        0
变化(mol):0.4    0.4      0.4      0.4
平衡(mol):1.6    0.6      0.4      0.4
该反应前后气体体积不变,故利用物质的量代替浓度计算平衡常数,故900℃时该反应平衡常数k=
0.4×0.4
1.6×0.6
=0.17,
故答案为:0.17;
(2)已知:①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(1)△H=-1451.6kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol
根据盖斯定律,①-②得2CH3OH(1)+2O2(g)=2CO(g)+4H2O(1),故△H=(-1451.6kJ/mol)-(-566.0kJ/mol)=
885.6kJ/mol,即CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ/mol,
故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ/mol;
(3)①、通电后,将Co2+氧化成Co3+,电解池中阳极失电子发生氧化反应,电极反应为Co2+-e-=Co3+
故答案为:Co2+-e-=Co3+
②、以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化,自身被还原为Co2+,结合原子守恒与电荷守恒可知,还原生成H+,配平书写离子方程式为:6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
故答案为:6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
点评:本题考查反应速率的计算、化学平衡有关计算、热化学方程式书写、氧化还原反应等,难度中等,注意对知识的理解与掌握,是对学生能力的考查.
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