题目内容
1.(1)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K).
| 温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
| K | 3.041 | 1.000 | 0.120 |
(2)300℃时,在体积为2.0L的密闭容器中通入2mol CO和4mol H2,经过20s 达到平衡状态,
①计算20s内CO的反应速率为0.025mol/(L•s),此时容器中甲醇的体积分数为25%;
②若向上述平衡体系中同时加入1mol CO,2mol H2和1mol CH3OH气体,平衡移动情况是向右
(填“向右”、“向左”或“不移动”),原因是若向上述平衡体系中同时加入1molCO,2molH2和1molCH3OH气体,此时浓度c(CO)=0.5mol/L+$\frac{1}{2}$mol/L=1mol/L,n(H2)=2(1-0.5)mol/L+$\frac{2mol}{2L}$=2mol/L,c(CH3OH)=0.5mol/L+$\frac{1mol}{2L}$=1mol/L,此时浓度上海Qc=$\frac{1}{1×{2}^{2}}$=0.25<K=1,平衡向右移动;
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H1=-1277.0kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H3=-44kJ/mol写出甲醇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)+2H2O(l)△H=-443.5KJ/mol;
(4)甲醇,氧气可制作燃料电池,写出以氢氧化钾为电解质甲醇燃料电池负极反应式CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O;如图,电解KI溶液制碘,在粗试管中加入饱和的KI溶液,然后再加入苯,插入一根石墨电极和一根铁电极,使用该燃料电池做电源,铁电极与负极(填正或负)相连接,通电一段时间后,断开电源,振荡试管,上层溶液为紫红色,当有1.27g 碘单质生成时,需要0.053g CH3OH.
分析 (1)图表中平衡常数随温度变化分析判断,升温平衡向吸热反应方向进行.平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$;
(2)300℃时,在体积为2.0L的密闭容器中通入2mol CO和4mol H2,经过20s 达到平衡状态,结合化学平衡三行计算列式计算,反应速率v=$\frac{△c}{△t}$,根据平衡气体物质的量和甲醇物质的量计算体积分数;
①300℃时,在体积为2.0L的密闭容器中通入2mol CO和4mol H2,经过20s 达到平衡状态,结合化学平衡三行计算列式计算,300℃时平衡常数=1,设CO消耗浓度x,
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol/L) 1 2 0
变化量(mol/L) x 2x x
平衡量(mol/L)1-x 2-2x x
据此计算CO的反应速率,容器中甲醇的体积分数;
②计算此时浓度商和平衡常数比较放心判断反应进行的方向;
(3)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到缩小热化学方程式;
(4)甲醇燃料电池中,负极上甲醇失去电子发生氧化反应,正极上氧气得电子发生还原反应,电解KI溶液制碘,在粗试管中加入饱和的KI溶液,然后再加入苯,插入一根石墨电极和一根铁电极,使用该燃料电池做电源,铁电极与电源负极相连,通电一段时间后,断开电源,振荡试管,碘单质溶于苯,上层溶液为紫红色,当有1.27g 碘单质生成时,需要甲醇质量可以依据电极反应中的电子守恒计算得到.
解答 解:(1)随温度升高平衡常数减小,升温平衡逆向进行,正反应为放热反应,△H<0,CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO){c}^{2}({H}_{2})}$,
故答案为:<;$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO){c}^{2}({H}_{2})}$;
(2)①300℃时,在体积为2.0L的密闭容器中通入2mol CO和4mol H2,经过20s 达到平衡状态,结合化学平衡三行计算列式计算,300℃时平衡常数=1,设CO消耗浓度x,
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol/L) 1 2 0
变化量(mol/L) x 2x x
平衡量(mol/L)1-x 2-2x x
$\frac{x}{(1-x)(2-2x)^{2}}$=1
x=0.5mol/L,
20s内CO的反应速率=$\frac{0.5mol/L}{20s}$=0.025mol/(L•s),
此时容器中甲醇的体积分数=$\frac{0.5}{3-2×0.5}$×100%=25%,
②若向上述平衡体系中同时加入1mol CO,2mol H2和1mol CH3OH气体,此时浓度c(CO)=0.5mol/L+$\frac{1}{2}$mol/L=1mol/L,n(H2)=2(1-0.5)mol/L+$\frac{2mol}{2L}$=2mol/L,c(CH3OH)=0.5mol/L+$\frac{1mol}{2L}$=1mol/L,
计算此时浓度上海Qc=$\frac{1}{1×{2}^{2}}$=0.25<K=1,反应正向进行,平衡移动情况是向右,
故答案为:0.025mol/(L•s);25%;向右;若向上述平衡体系中同时加入1mol CO,2mol H2和1mol CH3OH气体,此时浓度c(CO)=0.5mol/L+$\frac{1}{2}$mol/L=1mol/L,n(H2)=2(1-0.5)mol/L+$\frac{2mol}{2L}$=2mol/L,c(CH3OH)=0.5mol/L+$\frac{1mol}{2L}$=1mol/L,计算此时浓度上海Qc=$\frac{1}{1×{2}^{2}}$=0.25<K=1,平衡向右移动;
(3)①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H1=-1277.0kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H3=-44kJ/mol,
盖斯定律计算得到:( )①-②+4×③)×$\frac{1}{2}$写出甲醇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)+2H2O(l)△H=-443.5KJ/mol,
故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-443.5KJ/mol;
(4)甲醇燃料碱性电池中,甲醇在负极上发生氧化反应,甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O,电解KI溶液制碘,在粗试管中加入饱和的KI溶液,然后再加入苯,插入一根石墨电极和一根铁电极,使用该燃料电池做电源,铁电极与电源负极相连,通电一段时间后,断开电源,振荡试管,碘单质溶于苯,上层溶液为紫红色,当有1.27g 碘单质生成时,n(I2)=$\frac{1.27g}{254g/mol}$=0.005mol,电子守恒:2I--2e-=I2,CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O,CH3OH~6e-~3I2,
甲醇物质的量=$\frac{0.005}{3}$mol,质量=$\frac{0.005}{3}$mol×32g/mol=0.053g,
故答案为:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O;负;紫红;0.053g.
点评 本题考查了化学反应速率、化学平衡的影响因素、反应速率计算、平衡常数计算、热化学方程式书写、原电池电极反应等知识点,掌握基础是解题关键,题目难度中等.
| A. | 图可以表示对某化学平衡体系改变温度后反应速率随时间的变化 | |
| B. | 图表示压强对可逆反应2A(g)+2B(g)?3C(g)+D(g)的影响,且甲的压强大 | |
| C. | 图表示向Al2(SO4)3和MgSO4的混合液中滴加NaOH溶液,生成沉淀的量与滴入NaOH溶液体积的关系 | |
| D. | 图表示在2 L的密闭容器中发生合成氨反应时N2的物质的量随时间的变化曲线,0~10 min内该反应的平均速率v(H2)=0.045 mol•L-1•min-1,从11 min起其他条件不变,压缩容器的体积为1 L,则n(N2)的变化曲线为d |
| A. | 存在的电离平衡为:HCO3-+H2O?H2CO3+OH- | |
| B. | c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(OH-) | |
| C. | c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3) | |
| D. | HCO3-的电离程度大于HCO3-的水解程度 |
| A. | Ca2+ CO32- Cl- | B. | H+ SO42- Ba2+ | ||
| C. | K+ H+OH- | D. | Fe3+ Na+ NO3- |
| A. | 氧化镁与稀盐酸混合:O2-+2 H+═H2O | |
| B. | 碳酸钠溶液和石灰乳反应:CO32-+Ca2+═CaCO3↓ | |
| C. | 稀硫酸与锌反应:2 H++Zn═Zn2++H2↑ | |
| D. | 向沸水中滴加FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体:Fe3++3H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe(OH)3↓+3H+ |
已知CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表:
| 温度/℃ | 400 | 500 | 830 | 1 000 |
| 平衡常数K | 10 | 9 | 1 | 0.6 |
(1)上述反应的正反应是放热反应(填“放热”或“吸热”).
(2)某温度下,上述反应达到平衡后,保持容器体积不变升高温度,逆反应速率增大(填“增大”、“减小”或“不变”),容器内混合气体的压强增大(填“增大”、“减 小”或“不变”).
(3)830℃时,在恒容反应器中发生上述反应,按下表中的物质的量投入反应混合物,其中向逆反应方向进行的有AC(选填字母)
| A | B | C | D | |
| n(CO2)/mol | 3 | 2.4 | 3.2 | 1 |
| n(H2)/mol | 2 | 1.5 | 2.5 | 1 |
| n(CO)/mol | 1 | 2 | 3.5 | 0.5 |
| n(H2O)/mol | 5 | 2 | 2 | 2 |
| A. | 铜制品在潮湿空气中生锈,其主要原因是发生了析氢腐蚀 | |
| B. | 铜的电解精炼工业中,沉积在电解槽底部的阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料 | |
| C. | 泡沫灭火器中所装试剂为Na2CO3和Al2(SO4)3 | |
| D. | 从海水中可以制取NaCl,电解饱和NaCl溶液可以制金属Na |