题目内容

甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：CO （g）+2H2（g）?CH3OH （g）△H1  （反应1）该反应的原料CO和H2本身都可作为燃料提供动力，已知下列物质燃烧的热化学方程式为：
CO（g）+
1
2
 O2（g）═CO2（g）△H2=-283.0kJ/mol         （反应2）
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H3=-484kJ?mol-1        （反应3）
2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H4=-571.6KJ?mol-1（反应4）
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H5=-890KJ?mol-1（反应5）
某些化学键的键能数据如下表：
化学键 C-C C-H H-H C-O C≡O（CO） H-O
键能/kJ?mol-1 348 413 436 358 1072 463
请回答下列问题：
（1）反应1的焓变△H1=
-116kJ/mol
-116kJ/mol
．
（2）写出表示CH3OH （g）燃烧热的热化学方程式
CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-738.6KJ/mol
CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-738.6KJ/mol
．
（3）工业上制备甲醇反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？
否
否
（填“是”或“否”），原因是
催化剂不能改变化学反应始态和终态的能量
催化剂不能改变化学反应始态和终态的能量
．
（4）如将CO2与H2以1：4的体积比混合，在适当的条件下可制得CH4．写出CO2（g）与H2（g）反应生成CH4（g）与液态水的热化学方程式
CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-253.2KJ?mol-1
CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-253.2KJ?mol-1
．
分析：（1）焓变△H=反应物的总键能-生成物的总键能；
（2）甲醇的燃烧热的热化学方程式指1mol甲醇完全燃烧生成液态水放出的热量，根据反应1、2、4利用盖斯定律构成目标热化学方程式；
（3）反应热只与始态、终态有关，与反应途径无关，催化剂改变反应途径，不能改变化学反应始态和终态．
（4）根据反应4、5利用盖斯定律构成目标热化学方程式．
解答：解：（1）反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的焓变△H1=1072kJ/mol+2×436kJ/mol-[3×413kJ/mol+358kJ/mol+463kJ/mol]=-116kJ/mol；
故答案为：-116kJ/mol；
（2）已知：CO （g）+2H2（g）?CH3OH （g）△H1=-116kJ/mol  （反应1）
CO（g）+
1
2
 O2（g）═CO2（g）△H2=-283.0kJ/mol         （反应2）
2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H4=-571.6KJ/mol        （反应4）
根据盖斯定律，反应2-反应1+反应4得：CH3OH（g）+
3
2
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-738.6KJ/mol
故答案为：CH3OH（g）+
3
2
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-738.6KJ/mol；
（3）反应热只与始态和终态能量有关，与反应途径无关，催化剂改变反应途径，不能改变化学反应始态和终态能量，加入催化剂对反应热没有影响；
故答案为：否，催化剂不能改变化学反应始态和终态的能量；
（4）已知：2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H4=-571.6KJ?mol-1（反应4）
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H5=-890KJ?mol-1（反应5）
根据盖斯定律，2×反应4-反应5得：CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-253.2KJ?mol-1；
故答案为：CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-253.2KJ?mol-1．
点评：考查反应热的计算、热化学方程式书写、盖斯定律等，难度中等，注意对盖斯定律的理解．
练习册系列答案
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甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）
常温
 CH3OH （g）△H1 （反应Ⅰ）该反应的原料CO和H2本身都可作为燃料提供动力，已知这两种物质燃烧的热化学方程式为：
CO（g）+
1
2
O2（g）=CO2（g）△H2=-283kJ?mol-1  （反应Ⅱ）
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（g）△H3=-242kJ?mol-1  （反应Ⅲ）
某些化学键的键能数据如下表：
化学键 C-C C-H H-H C-O C≡O H-O
键能/kJ?mol-1 348 413 436 358 1072 463
CO的结构为C≡O，请回答下列问题：
（1）反应Ⅰ的焓变△H1=
-116 kJ?mol-1
-116 kJ?mol-1
．
（2）CH3OH （g）燃烧生成CO2（g）和H2O（g）的热化学方程式为：CH3OH（g）+
3
2
O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H4该反应的焓变△H4=
-651 kJ?mol-1
-651 kJ?mol-1
．
（3）甲醇-空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，该燃料电池的电池反应式为：CH3OH（l）+
3
2
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）．其工作原理示意图如下：

①在图的横线上标出a、b、c、d四个出入口通入或排出的物质名称（或化学式）
②负极的电极反应式为
CH3OH（l）+H2O（l）-6e-=CO2（g）+6H+
CH3OH（l）+H2O（l）-6e-=CO2（g）+6H+
．
（2010?浙江）甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：CO （g）+2H2（g）?CH3OH （g）△H1（反应1）该反应的原料CO和H2本身都可作为燃料提供动力，已知这两种物质燃烧的热化学方程式为：CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?mol-1（反应2）H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)△H3=-242kJ?mol-1（反应3）
某些化学键的键能数据如下表：
化学键 C-C C-H H-H C-O C≡O H-O
键能/kJ?mol-1 348 413 436 358 1072 463
请回答下列问题：
（1）反应1的焓变△H1=
-116kJ?mol-1
-116kJ?mol-1
．
（2）CH3OH （g）燃烧生成CO2（g）和H2O（g）的热化学方程式为：CH3OH（g）+
3
2
O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H4    该反应的焓变△H4=
-651kJ?mol-1
-651kJ?mol-1
．与CO和H2相比，甲醇作为汽车动力燃料的优点是
单位体积供能多，密度大易于运输；单位产能耗氧量较少
单位体积供能多，密度大易于运输；单位产能耗氧量较少
．
（3）反应1的平衡常数表达式为
K=
c(CH3OH)
c(CO)×c2(H2)
K=
c(CH3OH)
c(CO)×c2(H2)
．为提高甲醇的产率，可以采取的措施有
降低温度、增加反应气体的压力、将反应生成的甲醇及时冷凝从反应体系中移去．
降低温度、增加反应气体的压力、将反应生成的甲醇及时冷凝从反应体系中移去．
（写出3点）．既能提高产率，又能提高反应速率的措施是
增加反应气体的压强
增加反应气体的压强
．
（4）甲醇-空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，该燃料电池的电池反应式为：CH3OH（l）+
3
2
O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）．其工作原理如示意图：

①在图的横线上标出a、b、c、d四个出入口通入或排出的物质名称（或化学式）
②负极的电极反应式为
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
．

（12分）甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ⊿H 已知某些化学键的键能数据如下表：

化学键
C—C
C—H
H—H
C—O
C≡O
H—O
键能/kJ·mol-1
348
413
436
358
1072
463
请回答下列问题：
（1）已知CO中的C与O之间为叁键连接，该反应的⊿H=     ；
（2）某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应，在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和2molH2，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在250°C开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：
反应时间/min
0
5
10
15
20
25
压强/MPa
12.6
10.8
9.5
8.7
8.4
8.4
则从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率=     ，该温度下平衡常数K=    ，若升高温度则K值     （填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是     ；
A、容器内气体的平均摩尔质量保持不变   
B、2v(H2)正=v(CH3OH)逆
C、容器中气体的压强保持不变            
D、单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH2
（4）甲醇-空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，其工作原理示意图如右，该燃料电池的电池反应式为2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)，则负极的电极反应式为     。

（Ⅰ）甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H

已知某些化学键的键能数据如下表：

化学键

C—C

C—H

H—H

C—O

C≡O

H—O

键能/kJ·mol－1

348

413

436

358

1072

463

 

请回答下列问题：

（1）已知CO中的C与O之间为叁键连接，该反应的△H=                ；

（2）某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应，在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和2molH2，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在250°C开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：

反应时间/min

0

5

10

15

20

25

压强/MPa

12．6

10．8

9．5

8．7

8．4

8．4

 

则从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率=       ，该温度下平衡常数K=      ，若升高温度则K值       （填“增大”、“减小”或“不变”）；

（3）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是        ；

A．2v(H2)正=v(CH3OH)逆

B．容器内气体的平均摩尔质量保持不变

C．容器中气体的压强保持不变

D．单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH2

（Ⅱ）回答下列问题：

（1）体积均为100ml pH=2的CH3COOH与一元酸HX，加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示，则Ka(HX) ______ Ka(CH3COOH)（填＞、＜或＝）

（2）25℃时，CH3COOH与CH3COONa的混合溶液，若测得pH=6，则溶液中C(CH3COO−)-c(Na+)=____________mol·L-1(填精确值)。

 

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