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甲醇汽油是由10%一25%的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料,可达到国标汽油的性能和指标。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
Ⅰ、工业上合成甲醇一般采用下列反应:CO(g)+2 H2(g) CH3 OH(g) △H="a" kJ/mol,
下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K):

温度/0C
250
310
350
K
2.041
0.250
0.012
 
(1)由表中数据判断△H  a       0(填“>”、“=”或“<”)。
(2)某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO)="0.5" mol·L-1,则此时的温度为          0C。
(3)在容积固定的密闭容器中发生上述反应,各物质的浓度如下表:
       浓度mol/L
时间/min
c(CO)
c(H2)
c(CH3OH)
0
0.8
1.6
0
2
0.6
1.2
0.2
4
0.3
0.6
0.5
6
0.3
0.6
0.5
 
①反应从2 min到4 min之间,H2的反应速率为        
②反应达到平衡时CO的转化率为             
③反应在第2 min时改变了反应条件,改变的条件可能是        (填序号)。
A.使用催化剂    B.降低温度    C.增加H2的浓度
(4)向容积相同、温度分别为T1和T2的两个密闭容器中均充入1 molCO和2 mol H2,发生反应CO(g)+2 H2(g)  CH3 OH(g)△H="a" kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后,分别测得体系中CO的百分含量分别为w1和w2;已知T1<T2,则
w1      w2(填序号)。
A.大于    B.小于    C.等于    D.以上都有可能
Ⅱ、甲醇在化学电源方面也有着重要应用。写出以甲醇为燃料,氢氧化钠溶液为电解质溶液的原电池中负极的电极反应式:                                             


Ⅰ(1)<(2分)
(2)310(2分)
(3)①0.3mol/(L·min)(2分,单位写错不得分)  ②62.5%(2分,写小数也得分)    ③A (2分)
(4)D(2分)
Ⅱ、2 CH3OH—12 e +16 OH=2CO32+ 12 H2O(2分,若“=”写成“→”不扣分,“e”写成“e”扣1分,其它错误不得分)

解析试题分析:(1)温度升高,K值减小,平衡向左移动,负反应吸热,故正反应放热。
(2)反应结束后,由CO浓度知CO物质的量为1mol。故CO反应量为1mol,剩余CO为1mol,即0.5mol/L,依次推出,H2反应了2mol,剩余H2为4mol,即2mol/L,生成甲醇1mol,即0.5mol/L,此时,反应平衡,K值为0.5/(0.5*2*2)=0.25,为310℃的平衡常数。
(3)①H2物质的量从1.2mol/L,反应成为0.6mol/L,时间经过2分钟,故反应速率为0.3mol/(L*min)
②容积固定,由0.8mol/L,转化到0.3mol/L,转化量为0.5mol/L,转化率为0.5/0.8=0.625
③2~4min内的反应速率大于0~2min 内的反应速率。故排除B,对比CO浓度的变化,排除C。
(4)本题关键是时间。如果时间很短,未充分反应,那么温度高的反应快,CO量少。但如果充分反应后,温度高的,因为平衡向左移动,CO量较多。故都有可能。
(5)其实是甲醇的燃烧反应与二氧化碳被氢氧化钠吸收的和反应。负极失去电子,C由负二价变为正四价,失去6 个电子,已知右边生成CO32-,由电荷守恒,左边OH-,应为8个,水自然补平。但6不是4(O2吸收电子数)的整数倍,故,整体乘2.
考点:考查反应热和化学反应速率。

练习册系列答案
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导致空气污染的主要原因来自于化石燃料燃烧、硫酸工业和汽车尾气的排放;致使大量二氧化硫和氮氧化物排入大气中。利用化学反应原理研究治理环境污染的方法是当前环保工作的重要研究内容之一。
(1)反应是硫酸工业中的重要反应;提高SO2的平衡转化率有利于减少尾气排放:已知该反应是放热反应;当该反应处于平衡状态时,为了提高SO2的转化率:下列可采用的措施是
A.加入V2O5作催化剂   B.通入过量空气   C.高温   D.增大压强
(2)一定条件下,向2L密闭容器中通入2molSO2(g)、1molO2(g)和0.2SO3(g),2min后反应达到平衡时,测得SO2的转化率为50%,则该可逆反应的平衡常数K=_________;用O2的浓度变化表示从O-2min内该反应的平均速率v=_________;恒温下,若向容器中再加入2molSO2(g),则重新达到平衡时SO2的总转化率____________50%(填“>”、“<”、“=”)
(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是
A.          B.容器内压强保持不变.
C.   D.容器内物质的密度保持不变.
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在某一容积为5 L的密闭容器内,加入 0.3 mol的CO和0.3 mol的H2O,在催化剂存在和800℃的条件下加热,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)  ΔH>0,反应中CO2的浓度随时间变化情况如图:

(1)根据图上数据,反应开始至达到平衡时,CO的化学反应速率为v(CO)=          mol/(L·min)-1,该温度下的平衡常数K=            
(2)在体积不变的条件下,改变下列条件重新达到平衡时能使平衡常数K增大的有        (填字母)
A升高温度;B降低温度;C增大压强;D减小压强;E加入催化剂;G移出一氧化碳气体
(3)如要一开始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H2O、0.2 mol的CO2和0.2 mol的H2,在相同的条件下,反应达平衡时,c(CO)=                 mol/L。
(4)若保持温度和容器的体积不变,在(1)中上述平衡体系中,再充入0.3mol 的水蒸气,重新达到平衡后,CO的转化率        (填“升高”、“降低”还是“不变”),CO2的质量分数        (填“升高”、“降低”还是“不变”)。
(5)在催化剂存在和800℃的条件下,在某一时刻测得c(CO)=c(H2O)=0.09mol/L,c(CO2)=c(H2)=0.13mol/L,则此反应是否处于平衡状态        (填“是”或“否”),若没有处于平衡状态则该反应向        移动。(填“正方向”或“逆方向”)

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