题目内容

现代工业将煤汽化，既可以提高燃料的利用率、减少CO、SO2等的排放，又可以扩大水煤气的用途．甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用水煤气来合成甲醇CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．

（1）如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线．
①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1
K2（填“＞”、“＜”或“=”）．
②以下有关说法正确的是
 

a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b．一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
d．某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为80%
（2）已知在常温常压下①2CH3OH（1）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-akJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-bkJ?mol-1③H2O（g）=H2O（1）△H=-ckJ?mol-1
则：CH3OH（1）+O2（g）=CO（g）+2H2O（1）△H=
 
kJ?mol-1
（3）2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆．甲醇燃料电池的工作原理如图2所示．  
①该电池正极的电极反应式为
 
．
②工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO2时，有
 
个电子发生转移．
（4）以上述电池做电源，用图3所示装置，在实验室中模拟铝制品面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是
 
、
 
（用相关的电极反应式和离子方程式表示）
考点：转化率随温度、压强的变化曲线,用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理,化学平衡状态的判断,电解原理
专题：
分析：（1）①温度对化学平衡常数的影响和反应的吸放热有关；
②a．反应前后气体的体积不等，恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化；
b．一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍，都是指正反应速率；
c、使用合适的催化剂不会引起化学平衡的移动；
d、某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为
2-0.2×2
2
×100%=80%；
（2）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标方程式，反应热越乘以相应的系数并进行相应的计算．
（3）在甲醇燃料电池中，燃料甲醇作负极，发生失电子的氧化反应，氧气作正极，发生得电子的还原反应，根据电极反应以及电子守恒来计算转移电子的量；
（4）根据电解池的工作原理和双水解原理知识来回答．
解答： 解：（1）①对于放热反应，温度越高，化学平衡常数越小，T2＞T1，反之越大，所以K1＞K2，故答案为：＞；
②a．反应前后气体的体积不等，恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化，可说明达到平衡状态，故a正确；
b．一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍，都是指正反应速率，故b错误；
c、使用合适的催化剂不会引起化学平衡的移动，甲醇的转化率不变，故c错误；
d、某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为
2-0.2×2
2
×100%=80%，故d正确；
故选：ad；
（3）①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-a kJ?mol-1，
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-b kJ?mol-1，
③H2O（g）=H2O（l）△H=-c kJ?mol-1，
根据盖斯定律可知，则
①-②+③×4
2
可得CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l），则△H=
(-a)-(-b)+(-c)×4
2
kJ/mol=
b-a-4c
2
kJ/mol，
故答案为：
b-a-4c
2
．
（3）①在甲醇燃料电池中，燃料甲醇作负极，氧气作正极，电解质中的阳离子移向正极，所以b口通入的物质为甲醇，c口通入的物质为氧气，该电池正极是氧气发生得电子的还原反应，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；
故答案为：O2+4e-+4H+=2H2O；
②当6.4g即
6.4
32
=0.2mol甲醇完全反应生成CO2时，根据总反应：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，消耗氧气0.3mol，转移电子1.2NA；
故答案为：1.2NA；
（4）在电解池中，金属铝为阳极，发生电极反应：Al→Al3++3e-，铝离子会和碳酸氢根离子之间发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳，即Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑，溶液逐渐变浑浊，故答案为：Al-3e-→Al3+；Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑．
点评：本题是一道关于化学平衡状态的判断、化学平衡的移动以及燃料电池的工作原理知识的考题，电解原理应用，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度不大．
练习册系列答案
相关题目
下列装置能达到实验目的是（　　）
A、
检验K2CO3中的K+
B、
制蒸馏水
C、
稀释浓硫酸
D、
除去CO的CO2
某同学从资料上查到以下反应：KClO3+A+B
△
KCl+AO2+BO2，A、B为中学常见单质，AO2、BO2是能使澄清石灰水变浑浊的气体．回答下列问题：
（1）①元素A、B可形成化合物AB2，则B元素的原子结构示意图为
 

    ②若反应中A和B的质量比为3：4，则n（KClO3）：n（AO2）=
 

    ③已知：A（s）+O2（g）=AO2（g）△H=-393.5kJ/mol
           B（s）+O2（g）=BO2（g）△H=-296.8kJ/mol
           A（s）+2B（s）=AB2（l）△H=+89.7kJ/mol
写出AB2（l）在O2中完全燃烧的热化学方程式为
 

（2）在663K，303kPa和催化剂存在的条件下，发生反应，AO+2H2?AH3OH．测得如下数据：
t/min0510
AO/mol?Lˉ11.000.650.50
H2/mol?Lˉ12.001.00
AH3OH/mol?Lˉ10.000.350.50
①0～5min，化学反应速率υ（H2）=
 

②已知此温度下该反应的化学平衡常数K=3，反应进行到10min时
 
（填“是”或“否”）达到平衡状态．
用固体样品配制一定物质的量浓度的溶液，需经过称量、溶解、转移溶液、定容等操作．如图图示对应的操作规范的是（　　）
A、
B、
C、
D、
某相对分子质量为26的烃A，是一种重要的有机化工原料，以A为原料在不同的反应条件下可以转化为烃B、烃C．B和C分子的核磁共振氢谱中都只有一个吸收峰．以C为原料通过下列方案可以制备具有光谱高效食品防腐作用的有机物M，M分子的球棍模型如图所示．

（1）A的结构简式为
 
，B能使溴的四氯化碳溶液褪色，则B的结构简式为
 
，1mol B与等物质的量的Br2作用时可能有
 
种产物．
（2）C→D的反应类型为
 
，M的分子式为
 
．
（3）写出E→F的化学方程式
 
．
（4）G中的含氧官能团的名称是
 
，写出由G反应生成高分子的化学反应方程式
 
．
（5）M的同分异构体有多种，写出两种满足以下条件的同分异构体的结构简式：
①能发生银镜反应           
②含有苯环，苯环上有两个侧链且苯环上一氯取代物有两种
③遇FeCl3溶液不显紫色
④1mol该有机物与足量的钠反应生成1mol氢气（一个碳原子上不同时连接两个-OH）
 
．
为增大氯水中c（HClO），应采取的措施是（　　）
A、加入KOH固体
B、加入氯化钾固体
C、加入CaCO3
D、加入Na2SO3固体
M的名称是乙烯雌酚，它是一种激素类药物，结构简式如图．下列叙述不正确的是（　　）
A、M属于芳香族化合物
B、M可与NaOH溶液或NaHCO3溶液发生反应
C、1molM最多能与7molH2发生加成反应
D、1molM与饱和溴水混合，最多消耗5molBr2
下列溶液中H+浓度为0.01mol/L的是（　　）
A、0.01mol/L的CH3COOH
B、0.01mol/LHCl0
C、0.01mol/LHF
D、0.005mol/LH2SO4
苯与乙烯相比较，下列叙述不正确的是（　　）
A、都是平面结构
B、都能与溴水发生反应
C、在一定条件下都能与H2发生加成反应
D、都能在空气中燃烧

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