题目内容

【题目】工业上可由天然气为原料制备甲醇,也可由水煤气合成甲醇.

已知:,,。试写出由和制取甲醇的热化学方程式:______;

通过下列反应制备甲醇:,图甲是反应时和的浓度随时间t的变化情况,从反应开始到平衡,用表示平均反应速率______,平衡时CO的转化______.

在一容积可变的密闭容器中充入和,CO的平衡转化率随温度、压强的变化如图乙所示.

下列说法不能判断该反应达到化学平衡状态的是______填字母

A 的消耗速率等于的生成速率的2倍

B 的体积分数不再改变

C 体系中的转化率和CO的转化率相等

D 体系中气体的平均摩尔质量不再改变

比较A、B两点压强大小______填“、、”

若达到化学平衡状态A时,容器的体积为20L,如果反应开始时仍充入和2,则在平衡状态B时,容器的体积______L;

以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池电极材料为惰性电极

若KOH溶液足量,则电池负极反应的离子方程式为______;

若电解质溶液中KOH的物质的量为,当有甲醇参与反应时,电解质溶液中各种离子的物质的量浓度由大到小的顺序是______.

【答案】 AC 4

【解析】

(1)已知:①2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) △H=a kJ/mol,②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=b kJ/mol,根据盖斯定律,①+2×②可得:2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) △H=(a+2b)kJ/mol;

(2)随反应进行,CO浓度减小,CH3OH浓度增大,由图可知,10min到达平衡,CO浓度变化为(0.9-0.15)mol/L=0.75mol/L,则v(CO)==0.075mol·L-1·min-1,反应速率之比等于化学方程式计量数之比v(H2)=2v(CO)=0.15mol·L-1·min-1;平衡时CO的转化率==83.3%;

(3)①A、H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍,均表示正反应速率,反应始终按该比例关系进行,不能说明到达平衡,当H2的消耗速率等于CH3OH的消耗速率的2倍时,反应到达平衡,A错误;

B、H2的体积分数不再改变是化学平衡的特征,达到了平衡,B正确;

C、H2、CO的转化率与它们起始物质的量有关,平衡时不一定相等,若起始物质的量之比等于化学计量数之比,转化率始终相等,C错误;

D、混合气体总质量不变,随反应进行,混合气体总物质的量减小,平均摩尔质量增大,混合气体气体的平均摩尔质量不再改变,说明达到了平衡,D正确;

故答案为:AC;

②温度一定时,正反应为气体体积减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,故压强PA<PB;

③若达到化学平衡状态A时,容器的体积为20L,CO转化率为50%,则转化的CO为10mol×50%=5mol,则:

平衡常数K===4,如果反应开始时仍充入10mol CO和20mol H2,在平衡状态B时CO转化率为80%,则转化的CO为10mol×80%=8mol,则:

设体积为V L,则=4,解得V=4;

(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;

②当有0.75mol CH3OH参与反应时,产生的CO2是0.75mol,和1mol KOH反应,根据元素守恒:n(K2CO3)+n(KHCO3)=0.75mol,2n(K2CO3)+n(KHCO3)=1mol,联立解得:n(K2CO3)=0.25mol,n(KHCO3)=0.5mol,溶液呈碱性,溶液中各种离子的物质的量浓度由大到小的顺序是:c(K+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)。

练习册系列答案
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++H2O

相对分子质量

密度/(g·cm-3)

沸点/℃

水中溶解性

异戊醇

88

0.812 3

131

微溶

乙酸

60

1.049 2

118

溶

乙酸异戊酯

130

0.867 0

142

难溶

实验步骤:

在A中加入4.4 g异戊醇、6.0 g乙酸、数滴浓硫酸和2~3片碎瓷片,开始缓慢加热A,回流50 min,反应液冷至室温后倒入分液漏斗中,分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液 和水 洗涤,分出的产物加入少量无水MgSO4固体,静置片刻,过滤除去MgSO4固体,进行蒸馏纯化,收集140~143℃馏分,得乙酸异戊酯3.9 g。回答下列问题:

(1)仪器B的名称是________,它的作用是____________________。

(2)在洗涤操作中,第一次水洗的主要目是___________________________

第二次水洗的主要目的是_______________________________________。

(3)在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后____(填标号)。

a.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出

b.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出

c.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从下口放出

d.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从上口倒出

(4)本实验中加入过量乙酸的目的是_____________________________。

(5)实验中加入少量无水MgSO4的目的是___________________________。

(6)在蒸馏操作中,仪器选择及安装都正确的是____(填标号)。

(7)本实验的产率是____(填标号)。

a.30% b.40% c. 60% d.90%

(8)在进行蒸馏操作时,若从130℃便开始收集馏分,会使实验的产率偏____(填“高”或“低”),其原因是____________________________________。

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