摘要: (1)负 3O2+12e-+6H2O12OH-(或O2+4e-+2H2O4OH-) (2) (3)ΔH2-ΔH3
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(1)为探究用 CO2 来生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在体积为 1L 的密闭容器中,充入 1molCO2 和 3molH2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol
测得 CO2 和 CH3OH(g)的浓度随时间变化如图.请回答:
①从反应开始到平衡,氢气的反应速率:v(H2)=
0.225mol/(L?min)
0.225mol/(L?min)
.②能够说明该反应已达到平衡的是
AC
AC
.A.恒温、恒容时,容器内的压强不再变化
B.恒温、恒容时,容器内混合气体的密度不再变化
C.一定条件下,CO、H2和CH3OH的浓度保持不变
D.一定条件下,单位时间内消耗3molH2的同时生成1mol CH3OH
③下列措施中能使平衡混合物中 n(CH3OH)/n(CO2) 增大的是
CD
CD
.A.加入催化剂
B.充入 He(g),使体系压强增大
C.将 H2O(g)从体系中分离
D.降低温度
④求此温度(t1)下该反应的平衡常数 K1=
5.33
5.33
(计算结果保留三位有效数字).⑤另在温度(t2)条件下测得平衡常数 K2,已知t2>t1,则K2
<
<
K1(填“>”、“=”或“<”).(2)以 CH3OH 为燃料(以 KOH 溶液作电解质溶液)可制成 CH3OH 燃料电池,则充入 CH3OH 的电极为
负
负
极,充入O2电极的反应式为3O2+12e-+6H2O═12OH-(O2+4e-+2H2O═4OH-也算对)
3O2+12e-+6H2O═12OH-(O2+4e-+2H2O═4OH-也算对)
.(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H 1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2
则 1mol 甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水时反应的△H=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
现提供以下化学键的键能:P-P 198KJ?mol-1、P-O 360kJ?mol-1、氧气分子内氧原子间的键能为498kJ?mol-1则P4+3O2═P4O6的反应热△H为( )
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(1)合成二甲醚反应一:3H2(g)+3CO(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-247kJ/mol一定条件下该反应在密闭容器中达到平衡后,要提高CO的转化率,可以采取的措施是
AE
AE
.A.低温高压 B.加催化剂 C.体积不变充入N2 D.增加CO浓度 E.分离出二甲醚
(2)合成二甲醚反应二:2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g).在某温度下,在1L密闭容器中加入CH3OH,反应到10分钟时达到平衡,此时测得各组分的浓度如下:
| 物 质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
| 浓度/mol?L-1 | 0.01 | 0.2 | 0.2 |
400
400
.②10min内平均反应速率v(CH3OH)=
0.04mol?L-1?min-1
0.04mol?L-1?min-1
;(3)如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图.该反应的还原剂是
二甲醚
二甲醚
(写名称);若b电极的反应式为:3O2+12e-+12H+═6H2O,则a电极的反应式为:
(CH3)2O-12e-+3H2O=2CO2+12H+或C2H6O-12e-+3H2O=2CO2+12H+
(CH3)2O-12e-+3H2O=2CO2+12H+或C2H6O-12e-+3H2O=2CO2+12H+
.甲醇是一种很好的燃料,被称为21世纪的新型燃料.
工业上可通过H2和CO化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H1=-116kJ?molˉ1
(1)已知:CO(g)+
O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?molˉ1
H2(g)+
O2(g)=H2O (g)△H3=-242kJ?molˉ1
1mol甲醇燃烧生成CO2和水蒸气放出
(2)在压强为0.1MPa条件下,将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下在VL容器中制备甲醇.
①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.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
②为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.
A.则上表中剩余的实验条件数据:a=
B.根据反应特点,右上图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变
化的曲线图,请指明图中的压强P1=
③100℃时,CH3OH(g)
CO(g)+2H2(g)反应的平衡常数为
(用含a、V的代数式表示).
(3)科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径,而甲醇燃料电池具备甲醇燃料容易携带、容易存储等优点,目前被认为将会替代传统的电池成为携带型设备的主要电源.右图是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型.写出其电极反应式
正极:
负极:
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工业上可通过H2和CO化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+2H2(g)
(1)已知:CO(g)+
| 1 |
| 2 |
H2(g)+
| 1 |
| 2 |
1mol甲醇燃烧生成CO2和水蒸气放出
651
651
kJ的热量.(2)在压强为0.1MPa条件下,将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下在VL容器中制备甲醇.
①若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是
BD
BD
.A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
②为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.
| 实验编号 | T(℃) | n(CO)/n(H2) | P(MPa) |
| 1 | 150 | 1/3 | 0.1 |
| 2 | a | 1/3 | 5 |
| 3 | 350 | b | 5 |
150
150
、b=1/3
1/3
.B.根据反应特点,右上图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变
0.1
0.1
MPa.③100℃时,CH3OH(g)
| 4a2 |
| V2 |
| 4a2 |
| V2 |
(用含a、V的代数式表示).
(3)科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径,而甲醇燃料电池具备甲醇燃料容易携带、容易存储等优点,目前被认为将会替代传统的电池成为携带型设备的主要电源.右图是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型.写出其电极反应式
正极:
3O2+12e-+12H+→6H2O
3O2+12e-+12H+→6H2O
负极:
2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2
2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2
.