题目内容
(12分)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
⊿H
已知某些化学键的键能数据如下表:
化学键 |
C—C |
C—H |
H—H |
C—O |
C≡O |
H—O |
键能/kJ·mol-1 |
348 |
413 |
436 |
358 |
1072 |
463 |
请回答下列问题:
(1)已知CO中的C与O之间为叁键连接,该反应的⊿H= ;
(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和2molH2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在250°C开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
反应时间/min |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
压强/MPa |
12.6 |
10.8 |
9.5 |
8.7 |
8.4 |
8.4 |
则从反应开始到20min时,以CO表示的平均反应速率= ,该温度下平衡常数K= ,若升高温度则K值 (填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是 ;
A、容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B、2v(H2)正=v(CH3OH)逆
C、容器中气体的压强保持不变
D、单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH2
(4)甲醇-空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池,其工作原理示意图如右,该燃料电池的电池反应式为2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l),则负极的电极反应式为 。
(1)-116 kJ·mol-1;(无单位得1分,下同) (2)0.0125mol/(L·min),4,减小
(3)AC(单选A或C得1分) (4)2CH3OH-12e-+2H2O=2CO2+12H+
【解析】(1)反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,所以根据键能可知,该反应的反应热是1072kJmol+2×436kJ/mol-3×413kJ/mol-358kJ/mol-463kJ/mol=-116kJ/mol。
(2)根据方程式可知
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量(mol) 1 2 0
转化量(mol) x 2x x
平衡量(mol) 1-x 2-2x x
所以有,解得x=0.5mol
所以CO的反应速率是
平衡常数K=
正反应是放热反应,则升高温度平衡向逆反应方向移动,所以平衡常数减小。
(3)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。由于反应是体积减小的,所以气体的压强是减小的,而气体的平均相对分子质量是增大的,因此AC正确;B中反应速率的方向相反,但不能满足反应速率之比是相应的化学计量数之比,B不正确;D中反应速率的方向是相同的,不正确,答案选AC。
(4)原电池中负极是失去电子的,所以甲醇在负极通入。由于离子交换膜允许氢离子通过,所以负极反应式是2CH3OH-12e-+2H2O=2CO2+12H+。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
(12分)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ⊿H 已知某些化学键的键能数据如下表:
化学键 | C—C | C—H | H—H | C—O | C≡O | H—O |
键能/kJ·mol-1 | 348 | 413 | 436 | 358 | 1072 | 463 |
(1)已知CO中的C与O之间为叁键连接,该反应的⊿H= ;
(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和2molH2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在250°C开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
反应时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
压强/MPa | 12.6 | 10.8 | 9.5 | 8.7 | 8.4 | 8.4 |
(3)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是 ;
A、容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B、2v(H2)正=v(CH3OH)逆
C、容器中气体的压强保持不变
D、单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH2
(4)甲醇-空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池,其工作原理示意图如右,该燃料电池的电池反应式为2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l),则负极的电极反应式为 。
![](http://thumb.1010pic.com/pic5/tikupic/7e/6/6rgvo.jpg)
(Ⅰ)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
△H
已知某些化学键的键能数据如下表:
化学键 |
C—C |
C—H |
H—H |
C—O |
C≡O |
H—O |
键能/kJ·mol-1 |
348 |
413 |
436 |
358 |
1072 |
463 |
请回答下列问题:
(1)已知CO中的C与O之间为叁键连接,该反应的△H= ;
(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和2molH2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在250°C开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
反应时间/min |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
压强/MPa |
12.6 |
10.8 |
9.5 |
8.7 |
8.4 |
8.4 |
则从反应开始到20min时,以CO表示的平均反应速率= ,该温度下平衡常数K= ,若升高温度则K值 (填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是 ;
A.2v(H2)正=v(CH3OH)逆
B.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
C.容器中气体的压强保持不变
D.单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH2
(Ⅱ)回答下列问题:
(1)体积均为100ml pH=2的CH3COOH与一元酸HX,加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示,则Ka(HX) ______ Ka(CH3COOH)(填>、<或=)
(2)25℃时,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,若测得pH=6,则溶液中C(CH3COO−)-c(Na+)=____________mol·L-1(填精确值)。