题目内容
4.(1)一定温度下,在一恒容的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是C(填序号);
A.每消耗1mol CO的同时生成2molH2
B.混合气体总物质的量不变
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示.B、C两点的平衡常数K(B)>K(C) (填“>”、“=”或“<”);
③某温度下,将2.0mol CO和6.0molH2充入2L的密闭容器中,达到平衡时测得c(CO)=0.25mol/L,CO的转化率=75%,此温度下的平衡常数K=1.3(保留二位有效数字);
(2)常温下,将VmL、0.20mol/L氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.20mol/L甲酸溶液中,充分反应,溶液pH=7,此时V<20.00(填“>”、“=”或“<”);当氢氧化钠溶液与甲酸溶液恰好完全反应时,溶液中所含离子浓度由大到小排列顺序c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+);
(3)温度650℃的熔融盐燃料电池,用(CO、H2)作反应物,空气与CO2的混合气体为正极反应物,镍作电极,用Li2CO3和Na2CO3混合物作电解质.该电池的正极反应式为O2+4e-+2CO2═2CO32-;
(4)己知:CH3OH、H2的燃烧热(△H)分别为-726.5kJ/mol、-285.8kJ/mol,则常温下CO2和H2反应生成CH3OH和H2O的热化学方程式是CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l)△H=-130.9 kJ/mol.
分析 (1)①当达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不再改变,由此衍生的一些物理量不变,可以此判断是否得到平衡状态;
②在5.0MPa时,随着温度升高,CO转化率减小,平衡逆移;
③根据化学反应三段式来计算转化率,由平衡常数K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)•{c}^{2}({H}_{2})}$计算;
(2)溶液的酸碱性是根据溶液中H+浓度与OH-浓度的相对大小判断的,只要溶液中c(H+)=c(OH-),溶液就呈中性,HCOOH是弱电解质,电离程度不大,NaOH是强电解质,完全电离,反应生成的甲酸钠是强碱弱酸盐水解呈碱性,需溶液呈中性,需少加碱;当氢氧化钠溶液与甲酸溶液恰好完全反应时,溶液显碱性,甲酸根离子水解浓度减小;
(3)正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子而发生还原反应;
(4)根据燃烧热的概念以及盖斯定律来计算化学反应的焓变,然后写出热化学方程式.
解答 解:(1)①A.每消耗1mol CO为正速率,生成2molH2为逆速率,正逆速率之比等于计量数之比,说明该反应达到平衡状态,故正确;
B.反应后气体的总物质的量减少,当混合气体总物质的量不变,能说明该反应达到平衡状态,故正确;
C.生成CH3OH的速率为正速率,消耗CO的速率为正速率,同为正速率不能说明是否达到平衡状态,故错误;
D.当达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不再改变,反应即达到平衡状态,所以CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化,说明该反应达到平衡状态,故正确;
故答案为:C;
②在5.0MPa时,随着温度升高,CO转化率减小,平衡逆移,则平衡常数减小,即随着温度升高K减小,所以K(B)>K(C);
故答案为:>;
③将2.0mol CO和6.0mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.25mol/L,则
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)
初始浓度:1.0 3.0 0
变化浓度:0.75 1.5 0.75
平衡浓度:0.25 1.5 0.75
CO的转化率$\frac{0.75}{1}$×100%=75%,此温度下的化学平衡常数K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)•{c}^{2}({H}_{2})}$=$\frac{0.75}{0.25×1.{5}^{2}}$≈1.3,
故答案为:75%;1.3.
(2)CH3COOH是弱电解质,电离程度不大,NaOH是强电解质,完全电离,反应生成的甲酸钠是强碱弱酸盐,水解呈碱性,需溶液呈中性pH=7,需少加碱,所以常温下,将V mL、0.20mol•L-1氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.20mol•L-1甲酸溶液中,充分反应,V<20.00mL溶液呈中性pH=7,c(H+)=c(OH-);当氢氧化钠溶液与甲酸溶液恰好完全反应时,溶液显碱性,甲酸根离子水解浓度减小,溶液中离子浓度大小关系为:c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+);
故答案为:<;c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+);
(3)正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子而发生还原反应,电极反应式为:O2+4e-+2CO2=2CO32-,
故答案为:O2+4e-+2CO2=2CO32-;
(4)由H2(g)的燃烧热△H为-285.8kJ•mol-1知,1molH2(g)完全燃烧生成1molH2O(l)放出热量285.8kJ,
即①H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ•mol-1;
②CH3OH(l)+$\frac{1}{2}$O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)△H=-726.5kJ•mol-1,
由盖斯定律可知,3×①-②得CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-130.9 kJ•mol-1,
故答案为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-130.9 kJ•mol-1.
点评 本题考查了化学平衡状态的判断、化学平衡移动以及化学平衡常数、离子浓度大小比较、电极方程式的书写、热化学方程式的书写等,题目涉及的知识点较多,侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力,题目难度中等.
| A. | 产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量 | |
| B. | 反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量 | |
| C. | 反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量 | |
| D. | 反应物H2和O2所具有的总能量与产物H2O所具有的总能量之间没有直接关系 |
| A. | 一氯乙烷的结构式CH3Cl | |
| B. | 丁烷的结构简式CH3(CH2)2CH3 | |
| C. | 氯化氢分子的形成过程可用电子式表示为: | |
| D. | 四氯化碳的电子式 |
| A. | 氯水久置后pH增大 | |
| B. | Na的金属性比Mg强,故可用Na与MgCl2溶液反应制取Mg | |
| C. | 浓硝酸中的HNO3见光会分解,故有时在实验室看到的浓硝酸呈黄色 | |
| D. | 可用澄清石灰水除去CO2中混有的少量SO2 |
| A. | 少量白磷贮存于水中,切割时要在水下进行 | |
| B. | 液溴直接保存于磨口玻璃塞的细口棕色瓶中 | |
| C. | KOH溶液存放在磨口玻璃塞的广口瓶中 | |
| D. | 少量金属钠存放在无水乙醇中 |
| A. | 乙烯和聚乙烯都能使酸性KMnO4溶液褪色 | |
| B. | 等质量的乙烯与聚乙烯完全燃烧,产生的CO2质量相等 | |
| C. | 乙醇和乙醚(CH3CH2OCH2CH3)互为同分异构体 | |
| D. | 乙炔与苯互为同系物 |