题目内容

【题目】二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,应该减少二氧化碳的排放。

(1)有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:

已知:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(l)△H=-akJmol-1;

CH3OH(g)═CH3OH(l)△H=-bkJmol-1;

2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-ckJmol-1;

则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为:__________________________________________。

(2)在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中,通入2mol CO2和3molH2,发生的反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H<0,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如右图所示。

①从0min到10min,v(H2)=_____________。

②下列措施中能使增大的是______(选填编号)。

A.升高温度 B.恒温恒容下充入He(g)

C.将H2O(g)从体系中分离 D.恒温恒容再充入2molCO2和3molH2

③计算该温度下此反应的平衡常数K=____________(填分数或保留两位有效数字)。若改变_________条件(填编号),可使K=1。

A.增大压强B.增大反应物浓度C.降低温度D.升高温度 E.加入催化剂

(3)某甲醇燃料电池原理如图所示

①则M区发生的电极反应式为_______________________________。

②用上述电池做电源,用图2装置电解饱和食盐水(电极均为惰性电极).则该电解反应的总反应的离子方程式为:____________________________。

假设溶液体积为300mL,当溶液的pH值为13时(在室温下测定),理论上消耗甲醇的质量为________________(忽略溶液体积变化)。

【答案】CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-(3/2c-a-b)kJ/mol 0.075mol/(L·min) CD 0.20 C CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- 0.16g

【解析】

(1)根据盖斯定律解答。

(2)①先求v (CO2),再求v(H2)。

②A.升高温度,平衡逆向移动,故比值减小。

B.恒温恒容下充入He(g),平衡不移动,故比值不变。

C. 将H2O(g)从体系中分离,平衡正向移动,故比值变大。

D. 恒温恒容再充入2molCO2和3molH2,相当于增大压强,平衡正向移动,故比值增大。

③根据三段式计算解答。

(3)①根据H+移动方向判断,M区为负极,CH3OH发生氧化反应,失去电子。

②电解饱和食盐水的离子方程式为:2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。

(1)①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(l)△H=-akJmol-1;

②CH3OH(g)═CH3OH(l)△H=-bkJmol-1;

③2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-ckJmol-1;

根据盖斯定律计算③×3/2-①-②得到表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为:CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-(3/2c-a-b)kJ/mol,

故答案为:CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-(3/2c-a-b)kJ/mol。

(2)①从0min到10min,v (CO2)=(1mol/L-0.75 mol/L)/10min=0.025 mol/(L·min),v(H2)= 0.075mol/(L·min),故答案为:0.075mol/(L·min)。

②A.升高温度,平衡逆向移动,故比值减小,故A错误;

B.恒温恒容下充入He(g),平衡不移动,故比值不变,故B错误;

C. 将H2O(g)从体系中分离,平衡正向移动,故比值变大,故C正确;

D. 恒温恒容再充入2molCO2和3molH2,相当于增大压强,平衡正向移动,故比值增大,故D正确。

故选CD。

③ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始(mol/L)1 1.5 0 0

转化(mol/L)0.25 0.75 0.25 0.25

平衡(mol/L)0.75 0.75 0.25 0.25

所以K=0.25×0.25/ 0.75×0.753=0.20,而平衡常数是温度的函数,只有通过改变温度来改变平衡常数,正反应是放热反应,降低温度,K值变大,故答案为:0.20;C。

(3)①根据H+移动方向判断,M区为负极,CH3OH发生氧化反应,失去电子,电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,故答案为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。

②电解饱和食盐水的离子方程式为:2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-,故答案为:2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-,溶液体积为0.3L,OH-的浓度为0.1mol/L,转移的电子数为0.03mol,根据电荷守恒知,消耗甲醇0.005mol,即质量为0.16g,故答案为:2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-;0.16g。

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