题目内容

【题目】目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇(CH3OH)。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),图1表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol—1)的变化。

(1)该反应为_________热反应,原因是_____________________

(2)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是_________(填序号)

A.v (H2)=3v(CO2) B.容器内气体压强保持不变

C.v(CO2)=v(CH3OH) D.容器内气体密度保持不变

E.CH3OH 中1 mol H—O键断裂的同时2 mol C=O键断裂

F. 混合气体的平均摩尔质量不变

(3)在体积为1 L的密闭容器中,充入1 molCO2和3 molH2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示。从反应开始到平衡,用氢气浓度变化表示的平均反应速率v (H2)=________。 达平衡时容器内平衡时与起始时的压强比____________

(4)甲醇、氧气在酸性条件下可构成燃料电池,其负极的电极反应为________________

与铅蓄电池相比,当消耗相同质量的负极物质时,甲醇燃料电池的理论放电量是铅蓄电池的___________倍(保留小数点后1位)。

【答案】 放热 生成物的能量低于反应物的能量 BCEF 0.225 5:8 CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2 19.4

【解析】1)由图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,则该反应为放热反应;(2Av (H2)= 3v(CO2) ,始终存在,不能判断正逆反应速率关系,不能判定平衡状态,A错误;B.该反应为气体体积不等的反应,则容器内气体压强保持不变,达到平衡状态,B正确;Cv(CO2)= v(CH3OH) ,可知正逆反应速率相等,能判定平衡状态,C正确;D.混合气体的质量、体积不变,则容器内气体密度始终保持不变,不能判定平衡状态,D错误;E1mol H-O键断裂的同时2mol C=O键断裂,可知正逆反应速率相等,能判定平衡状态,E正确;F.混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,质量不变,但物质的量是变化的,所以混合气体的平均摩尔质量不变说明反应达到平衡状态,F正确;答案选BCEF;(3CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

开始 1 3 0 0

转化 0.75 2.25 0.75 0.75

平衡 0.25 0.75 0.75 0.75

从反应开始到平衡,用氢气浓度变化表示的平均反应速率v H2=2.25mol/L÷10min=0.225mol/L·min);达平衡时容器内平衡时与起始时的压强之比为(0.25+0.75+0.75+0.75):(1+3)=58

4)甲醇、氧气在酸性条件下可构成燃料电池,其负极的电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2;铅蓄电池中负极材料为Pb,氧化为PbSO4,甲醇燃料电池中负极通入甲醇,氧化生成CO2,相同质量提供电子数目之比为=32621,则甲醇燃料电池的理论放电量是铅蓄电池的621/32=19.4倍。

练习册系列答案
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【题目】甲醇是一种重要的有机化工原料。

(1)已知:

①C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g) ΔH1=-45.5kJ/mol

②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.9kJ/mol

③C2H4OH(g) CH3OCH3(g) ΔH3=+50.7kJ/mol

请写出乙烯和水蒸气化合生成甲醇气体的热化学方程式:_____________

(2)合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH。相同条件下,向容积相同的a、b、c、d、e五个密闭容器中分别充入等量的物质的量之比为1:2的CO和H2的混合气体,改变温度进行实验,测得反应进行到t min时甲醇的体积分数如图甲所示。

①温度升高甲醇的体积分数增大的原因是___________

②根据图像判断ΔH________________(填“>”、“<”或“=”)0。

(3)某研究小组提出将4CH3OH+6NO2+8OH-=3N2+4CO32-+12H2O设计成原电池,以实现污染物的利用,装置如图乙所示(图中电极均为多孔的惰性电极)。

①电极A的名称是_____________

②写出原电池电极B的电极反应式:___________

③若用该电池对铁制品表面镀铜,反应一段时间后,铁制品质量增加64g,理论上处理NO2的质量为________g。

(4)为了研究甲醇转化为二甲醚的反应条件,某研究与小组在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.9KJ/mol。

容器编号

温度/℃

起始物质的量/mol

平衡物质的量/mol

CH3OH(g)

CH3OCH3(g)

H2O(g)

T1

0.20

0.080

0.080

T1

0.40

a

a

T2

0.20

0.090

0.090

①T1温度下该反应的平衡常数K=_______;反应温度T1_________T2(填“大于”或“小于”。)

②容器Ⅱ中a=______

③下列说法能说明反应达到平衡状态的是___________(填字母)。

A.容器中气体压强不再变化

B.用CH3OH 和CH3OCH3表示的反应速率之比为2:1

C.混合气体的密度不变

D.容器内CH3OH和CH3OCH3的浓度之比为2:1

E.单位时间内生成2molCH3OH 的同时生成1mol H2O(g)

【题目】合理利用或转化NO2SO2CONO等污染性气体是人们共同关注的课题。

.某化学课外小组查阅资料后得知:2NO(g)O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:

2NO(g)N2O2(g)() v1=k1·c2(NO)v1=k1·c(N2O2) H1<0

N2O2(g)O2(g)2NO2(g)()  v2=k2·c(N2O2)·c(O2)v2=k2·c2(NO2) H2<0

请回答下列问题

1反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)H________________(用含H1H2的式子表示)。一定温度下反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)达到平衡状态写出用k1k1k2k2表示平衡常数的表达式K_____________________

2决定2NO(g)O2(g)2NO2(g)反应速率是反应②反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1________E2(“>”“<”“=”)

.(3反应N2O4(g)2NO2(g)在一定条件下N2O4NO2的消耗速率与自身压强有如下关系v(N2O4)k1·p(N2O4)v(NO2)k2·p2(NO2)。其中k1k2是与温度有关的常数。一定温度下,相应的速率与压强关系如图所示,在图中标出的点中,能表示该反应达到平衡状态的两个点是_______________,理由是__________________________________________________________________________________________

425℃时,将a mol·L1的氨水溶液与0.02 mol·L1 HCl溶液等体积混合后溶液恰好呈中性(忽略溶液混合后体积的变化),用含a的表达式表示250CNH3·H2O的电离常数Kb_________________。用质量分数为17%,密度为0.93 g/cm3的氨水,配制200 mL a mol·L1的氨水溶液所需原氨水的体积V___________mL

5)如图电解装置可将雾霾中的NOSO2分别转化为NH4+SO42。物质A的化学式为_________,阴极的电极反应式是__________________________

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