题目内容

氢气、甲醇是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。
(1)已知:①=mol
=mol 
=mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式                      
(2)生产甲醇的原料CO和H2来源于下列反应:

①一定条件下的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则          (填“<”、“>”或“=",下同);A、B、C三点处对应平衡常数()的大小关系为          

②100℃时,将1 mol 和2 mol 通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应,能说明该反应已经达到平衡状态的是            (填序号)。
a.容器的压强恒定
b.单位时间内消耗0.1 mol CH4同时生成0.3 molH2
c.容器内气体密度恒定
d.
如果达到平衡时的转化率为0.5,则100℃时该反应的平衡常数K=           
(3)某实验小组利用CO(g)、、KOH(aq)设计成如图b所示的电池装置,则该电池负极的电极反应式为            

(1)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ?H=-442.8kJ?mol?1(2分)
(2)① >(1分)KA=KB>KC(1分)
②ad(1分)2.25(mol?L?12(2分)
(3)CO-2e?+4OH?=CO32?+2H2O(2分)

解析试题分析:(1)首先写出反应的化学方程式并注明状态,然后根据盖斯定律求?H,?H=1/2×?H1—1/2?H2+2×?H3=-442.8kJ?mol?1,进而得出热化学方程式。
(2)①CH4与H2O的反应为吸热反应,温度升高,平衡向正反应方向移动,根据图像可以看出T1时CH4的转化率高,所以T1 > T2;A、B点温度相同为T1,C点温度为T2,温度较低,所以平衡常数大小关系为:KA=KB>KC
②CH4与H2O的反应为气体系数变化,在恒容容器中进行的反应。a、若反应没有平衡,压强要发生变化,容器内的压强恒定,说明反应平衡,正确;b、消耗CH4与生成H2都是正反应方向,无法判断反应是否平衡,错误;c、因为质量守恒定律,气体的质量不变,容器体积不变,所以气体密度为定值,无法判断反应是否平衡,错误;d、正逆反应速率之比等于化学方程式的系数之比,说明正反应速率等于逆反应速率,反应达到平衡,正确;根据平衡时CH4的转化率为0.5,可求出CH4、H2O、CO、H2的平衡浓度分别为0.5mol?L?1、1.5mol?L?1,0.5mol?L?1、1.5mol?L?1,根据平衡常数表达式可求出平衡常数为:2.25(mol?L?12
(3)根据电池示意图,CO在负极失电子,根据化合价变化配平可得电极方程式:CO-2e?+4OH?=CO32?+2H2O
考点:本题考查热化学方程式的书写、化学平衡的判断和移动、图像的分析、化学平衡常数的计算、电极方程式的书写。

练习册系列答案
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I.“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题:
(1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下二组数据:

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v (CO2)表示的反应速率为                (保留两位小数,下同)。
②该反应为      (填“吸”或“放”)热反应,实验2条件下平衡常数K=         
(2)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l)+ 3O2(g)= 2CO2(g)+ 4H2O(g) ΔH = -1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g)= 2CO2(g)                  ΔH = -566.0 kJ/mol
③ H2O(g)= H2O(l)                          ΔH = -44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:                     
II.(1)海水中锂元素储量非常丰富,从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料。如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示:

该电池的电解质为能传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的    极(填“正”或“负”),该电极反应式为         
(2)用此电池电解含有0.1 mol/L CuSO4和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL,假如电路中转移了0.02 mole,且电解池的电极均为惰性电极,阳极产生的气体在标准状况下的体积是       L,将电解后的溶液加水稀释至1L,此时溶液的pH=           

丙烷在燃烧时能放出大量的热,它也是液化石油气的主要成分,作为能源应用于人们的日常生产和生活。已知:
①2C3H8(g) +7O2(g) = 6CO(g)+8H2O(g)  △H = -2389.8 kJ/mol
②2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g)             △H = -566 kJ/mol
③H2O(l) = H2O(g)    △H =" +" 44.0 kJ/mol
(1)写出C3H8燃烧时燃烧热的热化学方程式                                            
(2)C3H8在不足量的氧气里燃烧,生成CO、CO2、H2O(g),将所有的产物通入一个体积固定的密闭
容器中,在一定条件下发生如下可逆反应: CO(g) +  H2O(g)CO2(g) +  H2(g)
该反应的平衡常数与温度的关系如下表:

温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1
 
保持温度为800℃,在甲、乙两个恒容密闭容器中,起始时按照下表数据进行投料,充分反应直至达到平衡。
 
H2O
CO
CO2
H2
甲 (质量/g)
1.8
8.4
a
1
乙 (质量/g)
1.8
2.8
0
0
 
①起始时,要使甲容器中反应向正反应方向进行,则a的取值范围是                 ;达到平衡
时,乙容器中CO的转化率为        
②如图表示上述甲容器中反应在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某一个条件而发生变化的情况。则t2时刻改变的条件可能是                                               (答两个要点即可)。

(3)CO2可用NaOH溶液吸收得到Na2CO3或NaHCO3
① Na2CO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为                            
② 已知25℃时,H2CO3的电离平衡常数K1 = 4.4×10-7 mol/L、K2 = 4.7×10-11 mol/L,当Na2CO3溶液的pH为11时, 溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-) =            
③ 0.1 mol/L Na2CO3溶液中c(OH-) - c(H+ ) =                        [用含c(HCO3)、c(H2CO3)的符号表示]。

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