题目内容
【题目】开发、使用清洁能源发展“低碳经济”,正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。
(1)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H1=﹣1275.6kJmol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=﹣566.0kJmol-1
③H2O(g)=H2O(l) △H3=﹣44.0kJmol-1
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)工业上甲醇利用水煤气合成,反应为CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH<0。在一定条件下,将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为___。
②X轴上a点的数值比b点___(填“大”或“小”)。
③生产甲醇的原料CO和H2来源于:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H>0,一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1。则T1___T2(填“<”、“>”、“=”,下同);A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的大小关系为____。
(3)现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池,采用电解法制备N2O5,装置如图2所示,其中Y为CO2。
写出石墨Ⅰ电极上发生反应的电极反应式___。在电解池中生成N2O5的电极反应式为___。
【答案】CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1) △H=﹣442.8kJmol-1 25% 小 < KC=KB>KA N2O4+2HNO3﹣2e-=2N2O5+2H+
【解析】
(1)根据盖斯定律得目标方程式,求得目标方程式焓变;
(2)①列三段式计算一氧化碳的转化率,②根据方程式系数及反应焓变判断反应的移动方向和温度压强的关系,进而判断,③平衡常数只与温度有关,根据温度比较平衡常数;
(3)判断阴阳极,正负极根据题目信息写出电极反应式即可。
(1)已知:①②③,根据盖斯定律,可得: ,
故答案为:;
(2)①设平衡时生成甲醇xmol,列三段式: ,根据M点的体积分数为10%,即 ,解得x=0.25,故的转化率为,
故答案为:25%;
② ,升温该反应逆向移动,即温度越高甲醇体积分数小,加压该反应正向移动,即压强越大甲醇体积分数越大,由图像可知Y轴代表温度,X轴代表压强,且abcd依次增大,
故答案为:小;
③该反应为吸热反应,温度越高甲烷转化率越大,故T1<T2;对于吸热反应,温度越高平衡常数越大,且相同温度下平衡常数相同,故KC=KB>KA,
故答案为:<;KC=KB>KA;
(3)石墨Ⅰ电极通入氢气,发生氧化反应生成水,电极反应式为: ;电解池发生氧化反应生成,电极反应式为:,
故答案为:;。
【题目】Ⅰ.某研究性学习组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”,实验如下:
实验序号 | 实验温度 | KMnO4溶液 | H2C2O4溶液 | H2O | 溶液褪色时间 | ||
V(mL) | C(mol/L) | V(mL) | C(mol/L) | V(mL) | t(s) | ||
A | 293K | 2 | 0.02 | 4 | 0.1 | 0 | t1 |
B | T1 | 2 | 0.02 | 3 | 0.1 | V1 | 8 |
C | 313K | 2 | 0.02 | V2 | 0.1 | 1 | t2 |
(1)通过实验A、B,可探究出_______的改变对反应速率的影响,其中V1=_____,T1=span>_____,通过实验_______可探究出温度变化对化学反应速率的影响。
(2)若t1<8,则由实验A、B可以得出的结论是______________________;利用实验B中数据计算,从反应开始到有结束,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为__________。
(3)该反应中有无色无味气体产生,且锰被还原为Mn2+,写出相应反应的离子方程式_______________。
(4)该小组的一位同学通过查阅资料发现:反应一段时间后该反应速率会加快,造成此种变化的原因是反应体系中的某种粒子对KMnO4与H2C2O4之间的反应有某种特殊的作用,则该作用是_______________,相应的粒子最有可能是(填符号)_______。
Ⅱ.(1)用大苏打(硫代硫酸钠)和硫酸溶液发生反应时溶液变浑浊的时间,也可研究外界条件对化学反应速率的影响。写出相应反应的化学方程式_______。
(2)已知大苏打溶液与Cl2反应时,1mol Na2S2O3转移8mol电子。该反应的离子方程式是__________。
【题目】氮可形成多种氧化物,如NO、NO2、N2O4等。已知NO2和N2O4的结构式分别是和。实验测得N-N键键能为167kJ·mol-1, NO2中氮氧键的平均键能为466 kJ·mol-1,N2O4中氮氧键的平均键能为438.5 kJ·mol-1。
(1)写出N2O4转化为NO2的热化学方程式:____________
(2)对反应N2O4(g)2NO2(g),在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是_____
A.A、C两点的反应速率:A>C
B.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
C.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法
(3)在100℃时,将0.40mol的NO2气体充入2 L抽空的密闭容器中,每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析,得到如下表数据:
时间(s) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
n(NO2)/mol | 0.40 | n1 | 0.26 | n3 | n4 |
n(N2O4)/mol | 0.00 | 0.050 | n2 | 0.080 | 0.080 |
①在上述条件下,从反应开始直至20 s时,二氧化氮的平均反应速率为____________
②n3_____n4(填“>”、“<”或“=”),该反应的平衡常数K的值为_____________,升高温度后,反应2NO2N2O4的衡常数K将______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③若在相同情况下最初向该容器充入的是N2O4气体,要达到上述同样的平衡状态,N2O4的起始浓度是_____________mol·L-1。