题目内容

【题目】甲醇可作为燃料电池的原料。CO2CO可作为工业合成甲醇(CH3OH)的直接碳源,

1)已知在常温常压下:

CH3OHl+ O2g=COg + 2H2Og); ΔH=﹣355.0 kJ∕mol

2COg+ O2g= 2CO2g ΔH=-566.0 kJ/mol

H2Ol=H2Og ΔH+44.0 kJ/mol

写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:___________________________

2)利用COH2在一定条件下可合成甲醇,发生如下反应:COg)+2H2g=CH3OHg),其两种反应过程中能量的变化曲线如下图ab所示,下列说法正确的是__________

A.上述反应的ΔH=-91kJ·mol1

Ba反应正反应的活化能为510kJ·mol1

Cb过程中第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段为放热反应

Db过程使用催化剂后降低了反应的活化能和ΔH

Eb过程的反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段

3)下列是科研小组设计的一个甲醇燃料电池,两边的阴影部分为ab惰性电极,分别用导线与烧杯的mn相连接,工作原理示意图如图:

b极电极反应式为____________

②在标准状况下,若通入112mLO2,(假设烧杯中的溶液的体积为200mL,体积不变)最后反应终止时烧杯中溶液的pH______

4)可利用CO2根据电化学原理制备塑料,既减少工业生产对乙烯的依赖,又达到减少CO2排放的目的。以纳米二氧化钛膜为工作电极,稀硫酸为电解质溶液,在一定条件下通入CO2进行电解,在阴极可制得低密度聚乙烯(简称LDPE)。

①电解时,阴极的电极反应式是________

②工业上生产1.4×102kgLDPE,理论上需要标准状况下________LCO2

【答案】CH3OHl)+ O2g ===CO2g)+2H2Ol ΔH=-726.0 kJ/mol ACE CH3OH -6e-+3 CO32—== 4 CO22H2O 13 2n CO2 + 12nH+ + 12n e== + 4n H2O 2.24×105

【解析】

(1)已知在常温常压下:①CH3OH(l)+ O2(g)=CO(g) + 2H2O(g) ΔH=﹣355.0 kJ∕mol,②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol,③H2O(l)=H2O(g) ΔH+44.0 kJ/mol,由盖斯定律可知,①+× - ×2CH3OH(l) O2(g) ===CO2(g)2H2O(l),由此计算ΔH

(2)A.根据能量变化图分析,反应的焓变H=正反应活化能-逆反应活化能;

Ba反应正反应的活化能为419KJ/mol

C.图象曲线变化和能量变化可知b过程中第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段为放热反应;

D.催化剂加入改变反应历程,但不改变反应的热效应;

Eb过程的反应速率取决于反应活化能的大小,活化能越大反应速率越小;

(3)①得电子发生还原反应的电极为正极,失电子发生氧化反应的电极为负极,b电极上甲醇失电子发生氧化反应;

②根据图知,a为正极、b为负极,电解氯化钠溶液时,m为阳极、n为阴极,根据电解池反应式2NaCl+2H2OH2↑+Cl2+2NaOH,结合守恒法计算;

(4)2nCO2,碳的化合价从+4变为-2,每个C原子得到6个电子,则2nCO2总共得到12n个电子,根据电荷守恒书写该电极反应式;

②工业上生产1.4×104kgLDPE,根据2nCO2计算出需要二氧化碳的物质的量,然后根据V=nVm计算出需要标况下二氧化碳的体积。

(1)已知在常温常压下:①CH3OH(l)+ O2(g)=CO(g) + 2H2O(g) ΔH=﹣355.0 kJ∕mol,②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol,③H2O(l)=H2O(g) ΔH+44.0 kJ/mol,由盖斯定律可知,①+× - ×2CH3OH(l) O2(g) ===CO2(g)2H2O(l),则ΔH=(355.0 kJ∕mol)+(566.0 kJ/mol)× - (+44.0 kJ/mol)×2=726.0 kJ/mol,甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l) O2(g) ===CO2(g)2H2O(l) ΔH=-726.0 kJ/mol

(2)A.上述反应的H=(419-510)kJmol-1=-91kJmol-1,故A正确;

Ba反应正反应的活化能为419kJmol-1,故B错误;

C.图象曲线变化和能量变化可知,b过程中生成物能量高,则第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段生成物能量低于反应物,反应为放热反应,故C正确;

Db过程使用催化剂后降低了反应的活化能,加快反应速率,不改反应的H,故D错误;

Eb过程中第Ⅱ阶段的活化能小于第Ⅰ阶段的活化能,反应速率慢,反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段,故E正确;

故答案为:ACE

(3)①得电子发生还原反应的电极为正极,失电子发生氧化反应的电极为负极,所以a为正极、b为负极,b电极上甲醇失电子发生氧化反应生成二氧化碳,负极反应式为CH3OH -6e-+3 CO32—= 4 CO22H2O

②根据图知,a为正极、b为负极,电解氯化钠溶液时,m为阳极、n为阴极,根据电解池反应式2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH,在标准状况下,若通入112mLO2的物质的量为=0.005mol,转移电子为0.005mol×4=0.02mol,电解池中每转移2mol电子生成2molNaOH,则电解后生成NaOH0.02mol,浓度为=0.1mol/L,溶液pH=13

(4)2nCO2,碳的化合价从+4变为-2,每个C原子得到6个电子,则2nCO2总共得到12n个电子,根据电荷守恒可得该电极反应式为:2nCO2+12e-+12nH+=+4nH2O

②工业上生产1.4×102kgLDPE,根据2nCO2LDPE可知,需要二氧化碳的物质的量为:×2n=1×104mol,理论上需要标准状况下CO2的体积是:22.4L/mol×1×104mol=2.24×105

练习册系列答案
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(1)t℃时,关于N2NH3的两个反应的信息如下表所示:

化学反应

正反应活化能

逆反应活化能

t℃时平衡常数

N2(g)O2(g)2NO(g) △H>0

a kJ/mol

b kJ/mol

K1

4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g) △H<0

c kJ/mol

d kJ/mol

K2

请写出t℃时氨气被一氧化氮氧化生成无毒气体的热化学方程式:______________________t℃时该反应的平衡常数为__________ (K1K2表示)

(2)工业合成氨的原理为:N2(g)3H2(g)2NH3(g)下图甲表示在一定体积的密闭容器中反应时,H2的物质的量浓度随时间的变化。图乙表示在其他条件不变的情况下,起始投料H2N2的物质的量之比(设为x)与平衡时NH3的物质的量分数的关系。

图甲中0t1 min内,v(N2)_____mol·L1·min1b点的v(H2)_____a点的v(H2)(大于”“小于等于”)

②己知某温度下该反应达平衡时各物质均为1 mol,容器体积为1L,保持温度和压强不变,又充入3 mol N2后,平衡________(向右移动”“向左移动不移动”)

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