题目内容

7.(1)2mol O3和 3mol O2的质量之比为1:1,分子数之比为2:3,同温同压下的密度之比为3:2,含氧原子数之比1:1,体积之比为2:3.
(2)在标准状况下,由CO和CO2组成的混合气体6.72L,质量为11.6g.此混合物中CO的物质的量为0.1mol,混合气体的平均相对分子质量为38.7.
(3)甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用,工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有:
(i)CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3kJ•mol-1
(ii)CO(g)+2H2(g)?CH3OH (g)△H2=-90.1kJ•mol-1
(iii)2CO(g)+O2(g)?2CO2(g) )△H3=-566.0kJ•mol-1
用CH4和02直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g)△H=-251.61kJ/mol.
(4)甲醇/空气-KOH燃料电池广泛应用于笔记本电脑储能供能装置,电池工作原理如图所示.
 ①写出负极反应方程式CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
 ②电池工作过程中电解质溶液pH降低(填“升高”、“降低”、“不变”)

分析 (1)根据m=nM计算质量之比,分子数目之比等于其物质的量之比,同温同压下气体密度之比等于其相对分子质量之比,结合分子式计算氧原子数目之比,同温同压下气体体积之比等于物质的量之比;
(2)根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算混合气体总物质的量,再结合总质量列方程计算各自物质的量,根据$\overline{M}$=$\frac{{m}_{总}}{{n}_{总}}$计算平均相对分子质量;
(3)已知:(i)CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3kJ•mol-1
(ii)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2=-90.1kJ•mol-1
(iii)2CO(g)+O2(g)?2CO2(g) )△H3=-566.0kJ•mol-1
根据盖斯定律,i×2+2×ii+iii可得:2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g);
(4)①原电池负极发生氧化反应,甲醇在负极失去电子,碱性条件下生成碳酸根离子与水;
②反应本质是甲醇燃烧生成二氧化碳与水,二氧化碳与KOH反应生成碳酸钾与水,反应消耗KOH,电解质溶液碱性减弱.

解答 解:(1)2mol O3和 3mol O2的质量之比为2mol×48g/mol:3mol×32g/mol=1:1,分子数之比为2mol:3mol=2:3,同温同压下的密度之比为48:32=3:2,含氧原子数之比2mol×3:3mol×2=1:1,体积之比为2mol:3mol=2:3,
故答案为:1:1;2:3;3:2;1:1;2:3;
(2)混合气体总物质的量为$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol,
设CO和CO2的物质的量分别为xmol、ymol,则:
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.3}\\{28x+44y=11.6}\end{array}\right.$
解得x=0.1、y=0.2
混合气体平均相对分子质量为$\frac{11.6}{0.3}$=38.7,
故答案为:0.1mol;38.7;
(3)已知:(i)CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3kJ•mol-1
(ii)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2=-90.1kJ•mol-1
(iii)2CO(g)+O2(g)?2CO2(g) )△H3=-566.0kJ•mol-1
根据盖斯定律,i×2+2×ii+iii可得:2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g)△H=-251.61kJ/mol,
故答案为:2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g)△H=-251.61kJ/mol;
(4)①原电池负极发生氧化反应,甲醇在负极失去电子,碱性条件下生成碳酸根离子与水,负极电极反应式为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,
故答案为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
②反应本质是甲醇燃烧生成二氧化碳与水,二氧化碳与KOH反应生成碳酸钾与水,反应消耗KOH,电解质溶液碱性减弱,电池工作过程中电解质溶液pH降低,
故答案为:降低.

点评 本题考查物质的量计算、盖斯定律应用、原电池等,属于拼合型题目,注意对基础知识的理解掌握.

练习册系列答案
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17.降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,已引起了各国的普遍重视.工业上用CO、CO2来生产燃料甲醇、乙醇.
(1)图1表示CO(g)和H2(g)生成CH3OH(g)的反应过程中能量的变化(曲线a未使用催化剂,曲线b使用催化剂).写出该条件下该反应的热化学方程式:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-91 kJ/mol.
(2)为探究反应CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)的原理,在体积为1L的密闭容器A中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.
①从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=0.225mol/(L.min);CO2的转化率为75%.
②该温度下,反应达到平衡时,下列关系式正确的是a(填序号).
a.v正(CO2)=v逆(H2O(g))   b.$\frac{{P}_{起始}}{{P}_{平衡}}$=2   c.v正(H2)=v逆(CO2)d.$\frac{{P}_{起始}}{{P}_{平衡}}$=1.
③该温度下,反应的平衡常数=$\frac{16}{3}$.
④若在体积1L的密闭容器B中,充入2molCO2和6molH2,在与A相同的条件下达到平衡,则两容器中H2的转化率:A容器<B容器(填“<”“>”或“=”).
(3)工业上以CO2和H2为原料合成乙醇:2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(g),在一定压强下,测得的实验数据如下表:
温度(K)
CO2转化率(%)
n(H2)/n(CO2) 
500600700800
1.545332012
260X2815
383623722
①温度升高,该反应的平衡常数K值减小(填“增大”、“减小”或“不变”).
②表中X的取值范围是33<X<60.

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