题目内容

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)
常温
 CH3OH (g)△H1 (反应Ⅰ)该反应的原料CO和H2本身都可作为燃料提供动力,已知这两种物质燃烧的热化学方程式为:
CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?mol-1  (反应Ⅱ)
H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)△H3=-242kJ?mol-1  (反应Ⅲ)
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
CO的结构为C≡O,请回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的焓变△H1=
-116 kJ?mol-1
-116 kJ?mol-1

(2)CH3OH (g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为:CH3OH(g)+
3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H4该反应的焓变△H4=
-651 kJ?mol-1
-651 kJ?mol-1

(3)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,该燃料电池的电池反应式为:CH3OH(l)+
3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l).其工作原理示意图如下:

①在图的横线上标出a、b、c、d四个出入口通入或排出的物质名称(或化学式)
②负极的电极反应式为
CH3OH(l)+H2O(l)-6e-=CO2(g)+6H+
CH3OH(l)+H2O(l)-6e-=CO2(g)+6H+
分析:(1)反应CO(g)+2H2(g)
常温
CH3OH (g)△H1 的焓变可以根据表内的化学键键能计算,焓变=反应物键能总和-生成物键能总和;
(2)依据(1)反应热化学方程式和题干一氧化碳燃烧热化学方程式、氢气燃烧热化学方程式,结合盖斯定律计算得到;
(3)甲醇-空气燃料电池是甲醇和氧气反应的氧化还原反应,甲醇在反应中失去电子发生氧化反应在原电池中做负极,反应生成二氧化碳,氧气再正极上得到电子生成氢氧根离子,依据质子交换最终生成水;电极反应依据电池反应和正极电极反应计算得到;
解答:解:(1)CO(g)+2H2(g)
常温
CH3OH (g),反应的焓变可以根据反应物的总键能和生成物的总键能计算得到,焓变=反应物总键能之和-生成物总键能之和,依据图表提供的化学键的键能计算得到,)△H1=C≡O+2H-H-(3C-H+C-O+H-O)=1072KJ/mol+2×436KJ/mol-(3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol)=-116 kJ?mol-1;故答案为:-116 kJ?mol-1
(2)①CO(g)+2H2(g)
常温
CH3OH (g),△H1=-116 kJ?mol-1 (反应Ⅰ)
②CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?mol-1 (反应Ⅱ)
③H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)△H3=-242kJ?mol-1 (反应Ⅲ)
根据盖斯定律③×2+②-①得到:
CH3OH(l)+
3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H4=-651 kJ?mol-1
故答案为:-651 kJ?mol-1
(3)①甲醇-空气燃料电池是甲醇和氧气反应的氧化还原反应,甲醇在反应中失去电子发生氧化反应在原电池中做负极,反应生成二氧化碳,氧气再正极上得到电子生成氢氧根离子,依据质子交换最终生成水;所以a放出CO2;b通入甲醇水溶液;c通入O2;d流出水;标注如图:

②电池反应为:2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l);
电池正极反应为:O2+4H++4e-=2H2O;
电池反应-正极反应×3得到负极电极反应为:CH3OH(l)+H2O(l)-6e-=CO2(g)+6H+
故答案为:CH3OH(l)+H2O(l)-6e-=CO2(g)+6H+
点评:本题考查了化学反应的反应热的计算、原电池的产物判断和电极判断,电极反应,盖斯定律的计算应用,理解概念是关键,原电池原理是常考重点,题目难度中等.
练习册系列答案
相关题目
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)△H1  (反应1)该反应的原料CO和H2本身都可作为燃料提供动力,已知下列物质燃烧的热化学方程式为:
CO(g)+
1
2
 O2(g)═CO2(g)△H2=-283.0kJ/mol         (反应2)
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H3=-484kJ?mol-1        (反应3)
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H4=-571.6KJ?mol-1(反应4)
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H5=-890KJ?mol-1(反应5)
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(CO) H-O
键能/kJ?mol-1 348 413 436 358 1072 463
请回答下列问题:
(1)反应1的焓变△H1=
-116kJ/mol
-116kJ/mol

(2)写出表示CH3OH (g)燃烧热的热化学方程式
CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-738.6KJ/mol
CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-738.6KJ/mol

(3)工业上制备甲醇反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响?
(填“是”或“否”),原因是
催化剂不能改变化学反应始态和终态的能量
催化剂不能改变化学反应始态和终态的能量

(4)如将CO2与H2以1:4的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4.写出CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式
CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=-253.2KJ?mol-1
CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=-253.2KJ?mol-1
(2010?浙江)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)△H1(反应1)该反应的原料CO和H2本身都可作为燃料提供动力,已知这两种物质燃烧的热化学方程式为:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)
△H2=-283kJ?mol-1(反应2)H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)
△H3=-242kJ?mol-1(反应3)
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)反应1的焓变△H1=
-116kJ?mol-1
-116kJ?mol-1

(2)CH3OH (g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为:CH3OH(g)+
3
2
O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H4    该反应的焓变△H4=
-651kJ?mol-1
-651kJ?mol-1
.与CO和H2相比,甲醇作为汽车动力燃料的优点是
单位体积供能多,密度大易于运输;单位产能耗氧量较少
单位体积供能多,密度大易于运输;单位产能耗氧量较少

(3)反应1的平衡常数表达式为
K=
c(CH3OH)
c(CO)×c2(H2)
K=
c(CH3OH)
c(CO)×c2(H2)
.为提高甲醇的产率,可以采取的措施有
降低温度、增加反应气体的压力、将反应生成的甲醇及时冷凝从反应体系中移去.
降低温度、增加反应气体的压力、将反应生成的甲醇及时冷凝从反应体系中移去.
(写出3点).既能提高产率,又能提高反应速率的措施是
增加反应气体的压强
增加反应气体的压强

(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,该燃料电池的电池反应式为:CH3OH(l)+
3
2
O2(g)═CO2(g)+2H2O(l).其工作原理如示意图:

①在图的横线上标出a、b、c、d四个出入口通入或排出的物质名称(或化学式)
②负极的电极反应式为
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+

(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·mol1

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)=v(CH3OH)

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)。

 

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网