题目内容

（8分）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5mol液态水消耗的能量是           kJ；

（2）液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳气体和液态水的热化学方程式为

                                                         ；

（3）在以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，则正极的电极反应式为

                                                         ；

理想状态下，该燃料电池消耗2mol甲醇所能产生的最大电能为1162.4kJ,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）

 

（8分，每空2分）

（1）1429

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

（3）O2＋4e－＋4H＋=2H2O     80.0%

解析:略

 

练习册系列答案
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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液态水消耗的能量是
2858
2858
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
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
；
（3）在容积为2L的密闭容器中，由一定量的CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，温度对反应的影响，实验结果如右图所示（注：T1、T2均大于300℃）；
下列说法正确的是
②③
②③
（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）=
nA
tA
 mol?L-1?min-1
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的大
③该反应的△H＜0
④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时容器中气体密度减小
⑤处于A点时容器中的压强比处于B点时容器中的压强大
（4）在T1温度时，将1mol CO2和3mol H2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
2-a
2
2-a
2
；
（5）在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
．
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5mol水消耗的能量是
1429
1429
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
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
；
（3）在容积为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，实验结果如图所示（注：T1、T2均大于300℃）；
下列说法正确的是
②④
②④
（填序号）
①度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为：v（CH3OH）=
nA
tA
mol?L-1?min-1
②该反应为放热反应
③该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时
n(H2)
n(CH3OH)
增大
（4）在T1温度时，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中，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
（2-a）：2
（2-a）：2
．
（2013?哈尔滨模拟）如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了全世界的普遍重视，所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题．
（1）用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的离子方程式：
5
5
C+
4
4
MnO
 
-
4
+
12
12
H+═
5
5
CO2↑+
4
4
Mn2++
6
6
H2O
（2）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中．进行反应
CO+H2O?CO2（g）+H2（g）得到如下两组数据：
实验编号 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
CO H2O H2 CO
1 650 4 2 1.6 2.4 6
2 900 2 1 0.4 1.6 3
①实验1从开始到达到化学平衡时，以v（CO2）表示的反应速率为
0.13mol/（L?min）
0.13mol/（L?min）
（精确到0.01，下同）
②该反应为
放
放
（填“吸”或“放”）热反应，实验2条件下平衡常数K=
0.17
0.17
．
（3）以二甲醚（CH3OCH3）、空气、氢氧化钾为原料，铂为电极可构成燃料电池，其工作原理  与甲烷燃料电池的原理相似．请写出该电池负极上的电极反应式：
CH3OCH3+160H--12e-═2CO32-+11H2O
CH3OCH3+160H--12e-═2CO32-+11H2O
．
（4）已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热分别为-285.8kJ?mol-1、-283.0kJ?mol -1和-726.5kJ?mol-1．请写出甲醇（CH3OH）不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
．
（5）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9（25℃）．现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若混合前Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol?L-1，则生成沉淀所需原CaCl2溶液的最小浓度为
5.6×10-5mol/L
5.6×10-5mol/L
．
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
2858
2858
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
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-443.5kJ/mol
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-443.5kJ/mol
；
（3）在容积为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，实验结果如图所示（注：T1、T2均大于300℃）；
下列说法正确的是
③④
③④
（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）=
nA
tA
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
n(H2)
n(CH3OH)
增大
（4）在T1温度时，将1mol CO2和3mol H2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
2-a
2
2-a
2
．
合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径，对化学工业技术也产生了重大影响．合成氨反应的化学方程式为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol．合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得．我国合成氨工业目前的生产条件为：
催化剂-铁触媒，温度-400～500℃，压强-30～50MPa．
回答下列问题：
（1）合成氨工业中原料气压缩到30～50MPa的原因是
 
．从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，实际生产中采用400～500℃的高温，原因之一是考虑到催化剂的催化活性，原因之二是
 
．
（2）500℃、50MPa时，在容积为VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2，反应达平衡后测得平衡常数为K，此时N2的转化率为x．则K和x的关系满足K=
 
．
（3）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池．请写出该电池的正极反应式
 
．
（4）已知H2（g）、CO（g）、CH4（g）三种物质的燃烧热分别是-285.8kJ?mol-1、-283.0kJ?mol-1、
-890.3kJ?mol-1，1mol H2O（g）转变为1mol H2O（l）时放出44.0kJ热量．甲烷在高温下与水蒸气反应的化学方程式为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）．那么该反应的反应热△H
 
 0 （填＞、=或＜）．

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