题目内容
甲醇被称为21世纪的新型燃料,甲烷可制成合成气(CO、H2),再制成甲醇,
代替日益供应紧张的燃油.
(1)已知:①CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2(g)△H1=+206.2kJ?mol-1
②CH4(g)+
O2(g)=CO(g)+2H2(g)△H2=-35.4kJ?mol-1
③CH4(g)+2H2O (g)=CO2(g)+4H2(g)△H3=+165.0kJ?mol-1
CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 .
(2)合成气中的H2可用于生产NH3,在进入合成塔前常用Cu(NH3)2Ac溶液来吸收其中的CO,防止合成塔中的催化剂中毒,其反应是:
Cu(NH3)2Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac?CO△H<0,Cu(NH3)2Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是 ,该反应的△S 0(填“>”、“=”或“<”)
(3)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应A:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反应B:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2<0
①对于反应A,某温度下,将4mol CO2和12mol H2,充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO2)=0.5mol?L-1,则该温度下该反应的平衡常数
②对于反应B,若容器容积不变,下列措施可提高CO的转化率是
A.降低温度 B.增加CO的量
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和2mol H2
(4)某种甲醇-空气燃料电池是采用铂作为电极,氢氧化钾作电解质溶液.其工作时负极的电极反应式可表示为
(5)用上述碱性甲醇-空气燃料电池电解硫酸钠溶液(均为铂电极),标准状况下阳极得到VL的气体,计算消耗甲醇的质量为 g.
代替日益供应紧张的燃油.
(1)已知:①CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2(g)△H1=+206.2kJ?mol-1
②CH4(g)+
1 | 2 |
③CH4(g)+2H2O (g)=CO2(g)+4H2(g)△H3=+165.0kJ?mol-1
CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为
(2)合成气中的H2可用于生产NH3,在进入合成塔前常用Cu(NH3)2Ac溶液来吸收其中的CO,防止合成塔中的催化剂中毒,其反应是:
Cu(NH3)2Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac?CO△H<0,Cu(NH3)2Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是
(3)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应A:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反应B:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2<0
①对于反应A,某温度下,将4mol CO2和12mol H2,充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO2)=0.5mol?L-1,则该温度下该反应的平衡常数
②对于反应B,若容器容积不变,下列措施可提高CO的转化率是
A.降低温度 B.增加CO的量
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和2mol H2
(4)某种甲醇-空气燃料电池是采用铂作为电极,氢氧化钾作电解质溶液.其工作时负极的电极反应式可表示为
(5)用上述碱性甲醇-空气燃料电池电解硫酸钠溶液(均为铂电极),标准状况下阳极得到VL的气体,计算消耗甲醇的质量为
分析:(1)根据盖斯定律结合热化学方程式的意义来回答即可;
(2)已知正反应是气体物质体积减小的放热反应,据此分析;
(3)①根据化学平衡三行式计算化学平衡常数;
②根据化学平衡移动原理,提高CO的转化率,即让化学平衡正向移动即可;
(4)燃料电池中,负极上发生失电子的氧化反应;
(5)根据电子守恒结合两极上的电极反应进行计算即可.
(2)已知正反应是气体物质体积减小的放热反应,据此分析;
(3)①根据化学平衡三行式计算化学平衡常数;
②根据化学平衡移动原理,提高CO的转化率,即让化学平衡正向移动即可;
(4)燃料电池中,负极上发生失电子的氧化反应;
(5)根据电子守恒结合两极上的电极反应进行计算即可.
解答:解:(1)根据盖斯定律可知,①×2-③可得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),所以其△H=[(+206.2)×2-(+165.0)]kJ?mol-1=+247.4 kJ?mol-1,所以CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H3=+247.4 kJ?mol-1,
故答案为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H3=+247.4 kJ?mol-1;
(2)已知正反应是气态物质体积减小的放热反应,因此熵变是小于零的,且采用降低温度、增大压强能使平衡右移,提高CO的转化率,故答案为:低温、高压;
低温、高压,<;
(3)①将4mol CO2和12mol H2,充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO2)=0.5mol?L-1,则该温度下该反应的平衡常数
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
初始浓度:2 6 0 0
变化浓度:1.5 4.5 1.5 1.5
平衡浓度:0.5 1.5 1.5 1.5
化学平衡常数K=
=
=
(或者0.33)
②对于反应B:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2<0,若容器容积不变,使化学平衡正向移动的措施可提高CO的转化率.
A.降低温度能使化学平衡正向移动,可提高CO的转化率,故a正确;
B.增加CO的量,使得CO的转化率减小,故b错误;
C.充入He,使体系总压强增大,但是各组分浓度不变,平衡不移动,故c错误;
D.再充入1mol CO和2molH2,即相当于在增大压强,所以化学平衡正向移动,可提高CO的转化率,故d正确;
故选:a、d;
(4)甲醇-空气燃料电池中,负极上是燃料发生失电子的氧化反应,在碱性环境下,电极反应为:CH3OH-6e+8OH-=CO32-+6H2O,故答案为:CH3OH-6e+8OH-=CO32-+6H2O;
(5)碱性甲醇-空气燃料电池电解硫酸钠溶液(均为铂电极),标准状况下阳极得到的VL气体是氧气,根据电极反应式,设消耗甲醇的量是n,得出:
2CH3OH~12e-~3O2,
2 3
n
=
,解得n=
mol,所以消耗甲醇的质量:m=
mol×32g/mol=0.95V,故答案为:0.95V.
故答案为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H3=+247.4 kJ?mol-1;
(2)已知正反应是气态物质体积减小的放热反应,因此熵变是小于零的,且采用降低温度、增大压强能使平衡右移,提高CO的转化率,故答案为:低温、高压;
低温、高压,<;
(3)①将4mol CO2和12mol H2,充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO2)=0.5mol?L-1,则该温度下该反应的平衡常数
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
初始浓度:2 6 0 0
变化浓度:1.5 4.5 1.5 1.5
平衡浓度:0.5 1.5 1.5 1.5
化学平衡常数K=
c(CH3OH)?c(H2O) |
c(CO2)?c3(H2) |
1.5×1.5 |
0.5×1.53 |
1 |
3 |
②对于反应B:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2<0,若容器容积不变,使化学平衡正向移动的措施可提高CO的转化率.
A.降低温度能使化学平衡正向移动,可提高CO的转化率,故a正确;
B.增加CO的量,使得CO的转化率减小,故b错误;
C.充入He,使体系总压强增大,但是各组分浓度不变,平衡不移动,故c错误;
D.再充入1mol CO和2molH2,即相当于在增大压强,所以化学平衡正向移动,可提高CO的转化率,故d正确;
故选:a、d;
(4)甲醇-空气燃料电池中,负极上是燃料发生失电子的氧化反应,在碱性环境下,电极反应为:CH3OH-6e+8OH-=CO32-+6H2O,故答案为:CH3OH-6e+8OH-=CO32-+6H2O;
(5)碱性甲醇-空气燃料电池电解硫酸钠溶液(均为铂电极),标准状况下阳极得到的VL气体是氧气,根据电极反应式,设消耗甲醇的量是n,得出:
2CH3OH~12e-~3O2,
2 3
n
V |
22.4 |
2 |
n |
3 | ||
|
V |
33.6 |
V |
33.6 |
点评:本题考查了运用盖斯定律计算焓变、热化学方程式的书写、评价物质合成方案、影响化学平衡的因素、燃料电池等重要考点,涉及的知识点较多,综合性较强,难度较大.
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