题目内容
【题目】I用CO2和氢气制备甲醇是解决能源危机的方向之一。
已知:2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) △H1= -90.7kJ/mol
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2= -23.5 kJ/mol
3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) △H3= -246.4 kJ/mol
(1)则CO2与氢气合成甲醇的热化学方程式为:____________________________________________,T℃时,将4molCO2与10mol H2通入1L密闭容器中,时间t与甲醇物质的量的关系见下表
时间t/h | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
n(甲醇)/mol | 0 | 1.4 | 2.3 | 2.8 | 3.0 | 3.0 |
回答下列问题:
(2)欲提高氢气的平衡转化率,应采取的措施为____________________________(任意写两种)
(3)该温度下,反应的平衡常数K=________
II 采用如下装置电解亚硫酸钠亦可制备硫酸与氯碱工业的一种产物
(4)A、B池中的电解质溶液应该是_____________、_____________,a为______离子交换膜。
(5)写出B池发生的电极反应式___________________________________________________
(6)Na2SO3溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为__________________________________
【答案】 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.2kJ/mol 降低温度、增大压强、增加CO2浓度、及时移出产物(任意写两种) 9 NaOH溶液 稀硫酸 阳 H2O-2e-+SO32-=2H++SO42- c(Na+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+)
【解析】(1)①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)△H1= -90.7kJ/mol,②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2= -23.5 kJ/mol,③3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)△H3= -246.4 kJ/mol,根据盖斯定律,将①×3+②-③得:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=(-90.7kJ/mol)×3+(-23.5 kJ/mol)-(-246.4 kJ/mol)=-49.2kJ/mol,故答案为:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.2kJ/mol;
(2)欲提高氢气的平衡转化率,需要使平衡正向移动,可以采取的措施有降低温度、增大压强、增加CO2浓度、及时移出产物等,故答案为:降低温度、增大压强、增加CO2浓度、及时移出产物;
(3) CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起始(mol) 4 10 0 0
反应(mol)3.0 9.0 3.0 3.0
平衡(mol)1.0 1.0 3.0 3.0
该温度下,反应的平衡常数K==9,故答案为:9;
(4)根据实验目的:电解亚硫酸钠亦可制备硫酸与氯碱工业的一种产物,氯碱工业的产物有氢氧化钠、氢气和氯气。根据图示,需要将亚硫酸根离子氧化生成硫酸根离子,因此B产生硫酸,应该加入稀硫酸,则亚硫酸根离子向B移动,则钠离子向A移动,A极上溶液中的氢离子放电生成氢气,A产生氢氧化钠,因此A中加入稀氢氧化钠溶液;根据上述分析,a为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜,故答案为:NaOH溶液;稀硫酸;阳;
(5)B池发生的电极反应式为H2O-2e-+SO32-=2H++SO42-,故答案为:H2O-2e-+SO32-=2H++SO42-;
(6)Na2SO3溶液水解显碱性,溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为c(Na+)>c (SO32-)>c (OH-)>c (HSO3-)> c (H+),故答案为:c(Na+)>c (SO32-)>c (OH-)>c (HSO3-)> c (H+)。