题目内容

甲醇是重要的化工原料，在日常生活中有着广泛的应用．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）   
反应Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
①在以上制备甲醇的两个反应中：反应Ⅰ优于反应Ⅱ，原因为
 
．
②对于反应Ⅰ，图1表示能量的变化；图2表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH（g）的浓度随时间变化．

在“图1”中，曲线
 
（填：“a”或“b”）表示使用了催化剂；该反应属于
 
（填：“吸热”、“放热”）反应．在图2中从反应开始到建立平衡，用H2浓度变化表示的反应速率为
 
；该温度下CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的化学平衡常数为
 
．
③对于反应Ⅱ，在一定温度时，将1mol CO2和3mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2的转化率为a，则容器内的平衡压强与起始压强之比为
 
；若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是
 
．
a．升高温度
b．增加CO2的量
c．充入He，使体系总压强增大 
d．按原比例再充入CO2和H2
（2）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化．实验室用图3装置模拟上述过程．
①阳极电极反应式为
 
．
②除去甲醇的离子方程式为
 
．
考点：化学平衡的计算,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素
专题：化学平衡专题,电化学专题
分析：（1）①比较反应Ⅰ和Ⅱ，从反应物是否完全转化比较二者的优劣；
②根据图象的变化趋势判断反应进行的方向和影响因素，依据物质能量变化分析反应热量变化；图2分析计算一氧化碳的反应速率，依据反应速率之比等于化学计量数之比计算氢气表示的反应速率；依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，依据平衡常数概念计算平衡常数；
③依据化学平衡三段式列式计算，平衡气体物质的量和起始压强之比等于气体物质的量之比计算得到；增加甲醇产率，应使平衡正向进行；
（2）①通电后，将Co2+氧化成Co3+，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co2+-e-═Co3+；
②以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2+，原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H+，配平写出：6Co3++CH3OH+H2O═CO2↑+6Co2++6H+．
解答： 解：（1）①反应I中反应物完全转化，原子利用率为100%，符合“原子经济性”的原则，
故答案为：反应Ⅰ符合“原子经济性”的原则即原子利用率为100%；
②分析图1可知反应能量变化b图象是使用催化剂降低反应的活化能，加快反应速率；图象分析反应物能量高于生成物的能量，反应是放热反应；图2分析计算一氧化碳的反应速率v（CO）=
1.0mol/L-0.25mol/L
10min
=0.075mol/L?min，由反应速率之比等于化学计量数之比可知，氢气表示的反应速率为v（H2）=2v（CO）=0.075mol/L?min×2=0.15mol/L?min，
                CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
起始量（mol/L）  1.0      4        0
变化量（mol/L）  0.75     1.5      0.75
平衡量（mol/L）  0.25     2.5      0.75
依据平衡常数概念计算平衡常数K=
0.75
0.25×2．52
=0.48；
故答案为：b；放热；0.15mol/L?min；0.48；
③对于反应Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），在一定温度时，将1mol CO2年和3mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2的转化率为a，CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
起始量（mol） 1       3          0         0
变化量（mol） a       3a         a        a
平衡量（mol）1-a     3-3a        a         a
则容器内的平衡压强与起始压强之比=（1-a+3-3a+a+a）：（1+3）=1-
a
2
；
a．由①可知，该反应放热，升温，平衡向逆反应方向移动，甲醇产率减小，故错误；
b．增加CO2的量，平衡向正反应方向移动，甲醇产率增大，故正确；
c．充入He，使体系总压强增大，各物质的浓度不变，平衡不移动，故错误
d．按原比例再充入CO2和H2，由等效平衡可知平衡正向移动，甲醇产率增大，故正确；
故答案为：1-
a
2
；bd；
（2）①通电后，将Co2+氧化成Co3+，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co2+-e-═Co3+，
故答案为：Co2+-e-═Co3+；
②以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2+，结合原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H+，配平书写离子方程式为：6Co3++CH3OH+H2O═CO2↑+6Co2++6H+，
故答案为：6Co3++CH3OH+H2O═CO2↑+6Co2++6H+．
点评：本题考查了化学平衡的分析应用，化学反应速率、平衡常数计算应用，原电池原理、电解原理分析和电极反应书写方法，题目难度中等．
练习册系列答案
相关题目
在500mL的稀硝酸溶液中，HNO3物质的量浓度为0.2mol?L-1，向该溶液中加入1.92克铜粉，加热充分反应．求：（要求写出计算过程）
（1）生成气体的体积（标准状况下）
（2）被还原的HNO3的物质的量．
（1）将2.0mol/L CuSO4 溶液和1.0mol/L H2SO4 溶液等体积混合（假设混合前后溶液体积不发生变化），所得混合液中C（CuSO4）=
 
mol/L，C（SO42-）=
 
mol/L．
（2）往100mL 2mol/L 的AlCl3 溶液中逐滴加入 NaOH 溶液 100mL 时，产生沉淀为7.8g．试求所加 NaOH溶液的物质的量浓度．
如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置．通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液．下列实验现象中错误的是（　　）
A、a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
B、a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
C、逸出气体的体积，a电极的大于b电极的
D、a、b两电极都逸出无色无味气体
过氧化钠能与水发生反应：2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑．某同学用该反应制取标准状况下1.12L氧气．
（1）计算至少需要称取过氧化钠的质量．
（2）若反应所得氢氧化钠溶液的体积是200mL，计算该溶液中溶质的物质的量浓度．
38.4克铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，在标准状况下收集到气体22.4L，则消耗硝酸的物质的量是多少？
【化学选修3-物质结构与性质】
现有A、B、C、D、E、F原子序数依次增大的六种元素，它们位于元素周期表的前四周期．A元素一种原子没有中子，B元素原子的价层电子总数是内层电子总数的2倍；D元素原子的L电子层中只有两对成对电子；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差3，且E元素的基态原子有4个未成对电子．请回答下列问题：
（1）E元素基态原子的核外价层电子排布式为
 
．
（2）用元素符号表示B、C、D三种元素的第一电离能由低到高的排序：
 
．
（3）A元素与B、C元素可形成化合物B2A4、C2A4．
①B2A4的结构式为
 
；
②下列有关C2A4的说法，正确的是
 
（填字母）．
a．一个该分子中含有4个σ键
b．该分子可作为配位体形成配位键
C．该分子是极性分子
d.1mol该分子最多可形成4mol氢键
e．该分子的稳定性与氢键无关
f．该分子中N的原子轨道是sp3杂化
（4）B单质的一种晶体结构如图甲所示，E单质的一种的晶体结构如图乙所示．

则图中的单质B的名称为
 
，图甲中B原子的配位数与图乙中E原子的配位数之比为
 
．E元素与D元素形成的ED晶体与NaCl晶体一样，欲比较ED与NaCl的晶格能大小，需考虑的数据是
 
．
（5）据最新资料显示，F单质的晶胞可能有多种，若其晶胞分别以六方紧密堆积和面心立方堆积存在，其单质的密度之比为
 
．
在25℃时，甲、乙两个烧杯中分别盛有1L、pH均为2的盐酸和醋酸，现分别投入0.12g镁粉充分反应，下列说法中，正确的是（　　）
A、反应过程中，两个烧杯中产生氢气的速率一直相等
B、反应结束后，两个烧杯中产生氢气的物质的量相等
C、反应结束后，乙烧杯中有镁粉剩余
D、反应结束后，甲烧杯中溶液呈中性
下列各组中两种物质在溶液的反应，能用同一离子方程式表示的是（　　）
A、铁和稀盐酸、铁和稀硝酸
B、铜和浓硝酸、铜和稀硝酸
C、NaHCO3+NaOH；NaHSO4+NaOH
D、BaCl2+H2SO4；Ba（OH）2+Na2SO4

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网