题目内容

【题目】甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=—99kJ.mol-1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H2=—58kJ.mol-1

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H3

回答下列问题:

(1)写出CO2的结构式__________

(2)由上述数据计算出△H3=kJ.mol-1

3在容积为2L的密闭容器中,由CO2H2合成甲醇,在其他条件不变的情况下,温度T1T2对反应的影响,下列正确的是__________(填序号)

温度为T1时,从反应到平衡,生成甲醇的平均速率为:v(CH3OH)=nA/tAmol/(L·min)

该反应在T1时的平衡常数比T2时的小

当生成1mol甲醇的同时,生成1molCO2,说明反应达到平衡

处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时n(H2)n(CH3OH)比值增大

4T1温度时,将2molCO26molH2充入一密闭恒容器中,充分反应达到平衡后,若CO2转化率为50%则容器内的压强与起始压强之比为__________;该温度条件下,反应平衡常数为__________(计算出结果)

5在直接以甲醇为燃料电池中,电解质溶液为硫酸性,负极的电极反应式为__________

【答案】1O=C=O2+413③④43:44/27(0.15)5CH3OH+6e-+H2O=CO2↑+6H

【解析】

试题分析:(1)CO2属于直线型分子,结构式O=C=O,故答案为:O=C=O;

2①CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1=-99kJ/mol

②CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-58kJ/mol

根据盖斯定律反应②-反应①=反应△H3=△H2-△H1=-58kJ/mol-(-99kJ/mol)=+41kJ/mol故答案为+41

3根据题给图象分析可知,T2先达到平衡则T2T1,由温度升高反应速率增大可知T2的反应速率大于T1,又温度高时平衡状态CH3OH的物质的量少,则说明可逆反应CO2+3H2CH3OH+H2O向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,则T1时的平衡常数比T2时的大;①v(CH3OH)==mol/(Lmin),故错误;正反应为放热反应,根据题给图象分析可知,T2先达到平衡则T2T1,升高温度,平衡向逆反应方向移动,该反应在T1时的平衡常数比T2时的大,故错误当生成1mol甲醇的同时,生成1molCO2,说明正逆反应速率相等,说明反应达到平衡,故正确处于A点的反应体系从T1变到T2,升高温度,平衡向逆反应方向移动,达到平衡时,氢气物质的量增大、甲醇的物质的量减小,故n(H2)n(CH3OH)增大,故正确;故答案为:

4由化学平衡的三段模式法计算可知,

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始(mol/L)1300

变化0.51.50.50.5

平衡0.51.50.50.5

根据相同条件下气体的压强之比等于物质的量之比,

则容器内的压强与起始压强之比为=(0.5+1.5+0.5+0.5):(1+3)=3:4

品红常数K==故答案为:3:4

5在直接以甲醇为燃料电池中,电解质溶液为硫酸时,负极的电极反应式为CH3OH+6e-+H2O=CO2↑+6H,故答案为:CH3OH+6e-+H2O=CO2↑+6H

练习册系列答案
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金属离子

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

Fe3+

1.1

3.2

Al3+

3.0

5.0

Fe2+

5.8

8.8

请补充完整由碳酸钙制备甲酸钙的实验方案:称取13.6g甲酸钠溶于约20mL水,配成溶液待用,并称取研细的碳酸钙样品10g待用;____________

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