19.(2011全国II卷28)(15分)(注意:在试题卷上作答无效)

    反应aA(g)+bB(g)  cC(g)(ΔH<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:

回答问题:

(1) 反应的化学方程式中,a:b:c为_____________;

(2)A的平均反应速率vI(A)、v(A)、v(A)从大到小排列次序为_________;

(3)B的平衡转化率αI(B)、α(B)、α(B)中最小的是_____,其值是__________;

(4) 由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是________________,采取的措施是____________;

(5) 比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低:T2    T3(填“>”“<”“=”),判断的理由是_________________________________________;

(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10min后达到新的平衡,请在下图中用曲线表示第IV阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)。

解析:由图像知在第Ⅰ阶段达到平衡时A、B、C的浓度变化量分别是1.0、3.0和2.0,所以反应的化学方程式中,a:b:c=)1:3:2;由图像可以计算出A的平均反应速率vI(A)、v(A)、v(A)分别为2/20、0.36/15和0.12/15,vI(A)、v(A)、v(A)从大到小排列次序为vI(A)、v(A)、v(A);同理可以计算出B的平衡转化率αI(B)、α(B)、α(B)分别为0.5、0.38和0.19;    由第一次平衡到第二次平衡是C的浓度瞬间降低到0,即移走量产物C,平衡向正方应方向移动;第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段相比,反应物浓度降低,生成物浓度增大,平衡向正方应方向移动,因为反应放热,所以是降低了温度;由于反应是一个体积增大的可逆反应,所以扩大容器的体积平衡向逆反应方向移动。

答案:(1)1:3:2   (2)VI(A)V(A)V(A)  (3)α(B) 19%  (4)向正反应方向  从反应体系中移出产物C  (5) > 此反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动

(注:只要曲线能表示出平衡向逆反应方向移动及各物质浓度的相对变化比例即可)

17.(2011新课标全国)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。请回答下列问题:

(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ;

(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_____________;

(3)在溶积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变得情况下,考察温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300℃);

下列说法正确的是________(填序号)

①温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为:v(CH3OH)=mol·L-1·min-1

②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小

③该反应为放热反应

④处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时增大

(4)在T1温度时,将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中,充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为______;

(5)在直接以甲醇为燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为________、正极的反应式为________。理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)

解析:(1)氢气的燃烧热是-285.8kJ·mol-1,即每生成1mol的水就放出285.8kJ的能量,反之分解1mol的水就要消耗285.8kJ的能量,所以用太阳能分解10mol水消耗的能量是2858kJ;

(2)由CO(g)和CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式

①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)  △H=-283.0kJ·mol-1

②CH3OH(l) +3/2O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)  △H=-726.5kJ·mol-1

可知②-①得到CH3OH(l) +O2(g)=CO(g)+2 H2O(l)  △H=-443.5kJ·mol-1

(3)CO2和H2合成甲醇的化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)。由图像可知B曲线先得到平衡,因此温度T2>T1,温度高平衡时甲醇的物质的量反而低,说明正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,不利于甲醇的生成,平衡常数减小,即②错③正确;温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的物质的量为mol,此时甲醇的浓度为,所以生成甲醇的平均速率为:v(CH3OH)= mol·L-1·min-1,因此①不正确;因为温度T2>T1,所以A点的反应体系从T1变到T2时,平衡会向逆反应方向移动,即降低生成物浓度而增大反应物浓度,所以④正确。

 (5)在甲醇燃料电池中,甲醇失去电子,氧气得到电子,所以负极的电极反应式是CH3OH-6e+H2O=CO2+6H+,正极的电极反应式是3/2O2+6e+6H+=3H2O;甲醇的燃烧热是-726.5kJ·mol-1,所以该燃料电池的理论效率为

答案:(1)2858; (2)CH3OH(l) +O2(g)=CO(g)+2 H2O(l)  △H=-443.5kJ·mol-1

(3)③④;  (4)1-a/2; 

(5)CH3OH-6e+H2O=CO2+6H+、3/2O2+6e+6H+=3H2O、96.6%

 0  8741  8749  8755  8759  8765  8767  8771  8777  8779  8785  8791  8795  8797  8801  8807  8809  8815  8819  8821  8825  8827  8831  8833  8835  8836  8837  8839  8840  8841  8843  8845  8849  8851  8855  8857  8861  8867  8869  8875  8879  8881  8885  8891  8897  8899  8905  8909  8911  8917  8921  8927  8935  447348 

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