题目内容
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。
工业上合成氨的反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH=-92.60 kJ·mol-1。
(1)在绝热、容积固定的密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),下列说法能说明上述反应向正反应方向进行的是________(填序号)。
①单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2
②单位时间内生成6n mol N—H键的同时生成2n mol H—H键
③用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1∶3∶2
④混合气体的平均摩尔质量增大
⑤容器内的气体密度不变
(2)已知合成氨反应在某温度下2 L的密闭容器中进行,测得如下数据:
时间(h) 物质的量(mol) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
N2 | 1.50 | n1 | 1.20 | n3 | 1.00 |
H2 | 4.50 | 4.20 | 3.60 | n4 | 3.00 |
NH3 | 0 | 0.20 | | 1.00 | 1.00 |
根据表中数据计算:
①反应进行到2 h时放出的热量为________ kJ。
②0~1 h内N2的平均反应速率为________ mol·L-1·h-1。
③此温度下该反应的化学平衡常数K=________(保留两位小数)。
④反应达到平衡后,若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1.00 mol,化学平衡将向________方向移动(填“正反应”或“逆反应”)。
(1)在100 ℃恒温条件下将0.100 mol的N2O4充入体积为1 L的真空密闭容器中,发生反应:N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0。隔一定时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
t/s c/(mol·L-1) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
c(N2O4)/(mol·L-1) | 0.100 | a | 0.5b | 0.4b | | |
c(NO2)/(mol·L-1) | 0 | 0.060 | b | c1 | c2 | c3 |
请回答下列问题:
①表中a=________,在0~20 s内N2O4的平均反应速率为_______mol·(L·s)-1。
②已知100 ℃时该反应的平衡常数为0.36,则表中b、c1、c2的大小关系为________,c3=________mol·L-1,达到平衡时N2O4的转化率为________________________________。
(2)室温下,把SiO2细粉放入蒸馏水中,不断搅拌,能形成H4SiO4溶液,反应原理如下:
SiO2(s)+2H2O(l)??H4SiO4(aq) ΔH
①写出该反应的化学平衡常数K的表达式:____________________________。
②实际上,在地球的深处,由于压强很大,固体、液体都会受到影响。在一定温度下,在10 000 m以下的地球深处,上述反应的方向是________(填“正方向”、“逆方向”或“不移动”),理由是_______________________________。
在体积固定的密闭容器中,进行如下化学反应:N2O4(g)2NO2(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
t /℃ | 80 | 100 | 120 |
K | 1.80 | 2.76 | 3.45 |
请回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式K= 。
(2)该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。
A.容器内混合气体密度不变
B.混合气体中c(NO2)不变
C.0.5mol N2O4分解的同时有1 mol NO2生成
(4)在80℃时,将2.80molN2O4气体充入2L固定容积的密闭容器中,一段时间后对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | |
n(N2O4) | 2.80 | A | 2.00 | c | d | 1.60 |
n(NO2) | 0 | 0.96 | b | 2.08 | 2.40 | 2.40 |
①b的值为 ;
②N2O4的平衡转化率为 ;
③20s~40s内用N2O4表示的平均反应速率υ(N2O4)= 。