【題目】甲醇(CH3OH)是重要的溶劑和替代燃料,工業(yè)常以CO和H2的混合氣體為原料一定條件下制備甲醇。

(1)甲醇與乙醇互為_______________;完全燃燒時(shí),甲醇與同物質(zhì)的量的汽油(設(shè)平均組成為C8H18)消耗O2量之比為________。

(2)工業(yè)上常用“水煤氣法”獲得CO和H2,其反應(yīng)原理如下:

C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

某水煤氣樣品中含0.2LCO、0.5LCO2,則該樣品中含H2__________L。

(3)工業(yè)上還可以通過(guò)下列途徑獲得H2,其中節(jié)能效果最好的是________。

A. 高溫分解水制取H2:2H2O2H2↑+ O2

B. 電解水制取H2:2H2O2H2↑+ O2

C. 甲烷與水反應(yīng)制取H2:CH4 + H2O3H2 + CO

D. 在光催化劑作用下,利用太陽(yáng)能分解水制取H2:2H2O 2H2↑+ O2

(4)在2L的密閉容器中充入1molCO和2molH2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),測(cè)得CO和CH3OH(g)濃度變化如下圖所示。

① 從反應(yīng)開(kāi)始到平衡,氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=_______________mol·(L·min)—1。

反應(yīng)前后容器的壓強(qiáng)比為__________ ,平衡時(shí)氫氣的體積分?jǐn)?shù)為________________。

② 能夠判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的是_______(填選項(xiàng))。

A.CO、H2和CH3OH三種物質(zhì)的濃度相等

B.密閉容器中混合氣體的密度不再改變

C.CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

D.相同時(shí)間內(nèi)消耗1 mol CO,同時(shí)消耗1 mol CH3OH

(5)為使合成甲醇原料的原子利用率達(dá)100%,實(shí)際生產(chǎn)中制備水煤氣時(shí)還使用CH4,則生產(chǎn)投料時(shí),n(C)∶n(H2O)∶n(CH4)=__________

(6)據(jù)報(bào)道,最近摩托羅拉公司研發(fā)了一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池,電量是現(xiàn)用鎳氫電池和鋰電池的10倍,可連續(xù)使用一個(gè)月才充電一次。假定放電過(guò)程中,甲醇完全氧化產(chǎn)生二氧化碳被充分吸收生成CO。寫(xiě)出該電池負(fù)極電極反應(yīng)式_________。正極電極反應(yīng)式_________________。電池中放電過(guò)程中溶液pH將_____(填“下降”、“上升”或“不變”)。

【答案】 同系物 3︰25 1.2 D 0.25 2:1 33.3% CD 1:2:1 CH3OH - 6e- + 8OH- =CO32-+6H2O O2+4 e-+ 2H2O=4OH- 下降

【解析】(1)甲醇與乙醇結(jié)構(gòu)相似,二者分子式不同,互為同系物,甲醇(CH4O)與同物質(zhì)的量的汽油(設(shè)平均組成為C8H18)消耗O2量之比為(1+-)(8+)=325;

(2)由反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)可知,H2O中的H生成氫氣,O生成CO或二氧化碳,則產(chǎn)物中存在n(O)=n(H2),可知n(H2)=n(CO)+2n(CO2)=0.2L+0.5L×2=1.2L;
(3)通過(guò)不同途徑獲得H2,如節(jié)約能源,可利用太陽(yáng)能,題中其它選項(xiàng)消耗熱能、電能,不符合要求,故答案為D;

(4) CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始物質(zhì)的量(mol) 1 2 0

變化物質(zhì)的量(mol) 0.75 1.5 0.75

平衡物質(zhì)的量(mol) 0.25 0.5 0.75

從反應(yīng)開(kāi)始到平衡時(shí),氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)= =0.25mol·(L·min)—1;在恒溫恒容條件下,壓強(qiáng)與物質(zhì)的量成正比,則反應(yīng)前后容器的壓強(qiáng)比為(1+2)mol(0.25+0.5+0.75)mol=3:1.5=2:1平衡時(shí)氫氣的體積分?jǐn)?shù)為×100%=33.3%;

A根據(jù)CO、H2CH3OH三種物質(zhì)的濃度相等時(shí),無(wú)法判斷是平衡狀態(tài),故A錯(cuò)誤;

B密閉容器中混合氣體的質(zhì)量和體積始終不變,混合氣體的密度始終是定值,無(wú)法判斷是平衡狀態(tài),故B錯(cuò)誤;CCH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等,說(shuō)明正、逆反應(yīng)速率相等,是平衡狀態(tài),故C正確;D.相同時(shí)間內(nèi)消耗1 mol CO,同時(shí)消耗1 mol CH3OH,說(shuō)明正、逆反應(yīng)速率相等,是平衡狀態(tài),故D正確;答案為CD;

(5)根據(jù)合成甲醇原料的原子利用率達(dá)100%C+2H2O+CH4=2CH3OH,即n(C)n(H2O)n(CH4)121

(6)放電過(guò)程中,甲醇完全氧化產(chǎn)生的CO2被充分吸收生成CO32-,則反應(yīng)的總方程式為2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,其中放電時(shí),甲醇被氧化,應(yīng)為電池負(fù)極反應(yīng),電極反應(yīng)式為 CH3OH - 6e- + 8OH- =CO32-+6H2O,正極電極反應(yīng)式為O2+4 e-+ 2H2O=4OH-,由總反應(yīng)式2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,可知消耗OH-,電解質(zhì)溶液pH降低。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】CH4、H2、C都是優(yōu)質(zhì)的能源物質(zhì),它們?nèi)紵臒峄瘜W(xué)方程式為:

①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ/mol

②2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol

③C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol

⑴深海中存在一種甲烷細(xì)菌,它們依靠酶使甲烷與O2作用產(chǎn)生的能量存活,甲烷細(xì)菌使1mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水,放出的能量_________(填“>”“<”或“=”)890.3 kJ。

⑵甲烷與CO2可用于合成合成氣(主要成分是一氧化碳和氫氣):CH4+CO2===2CO+2H2,1gCH4完全反應(yīng)可釋放15.46 kJ的熱量,則:

①圖中能表示該反應(yīng)過(guò)程中能量變化的是_______(填字母)。

②若將物質(zhì)的量均為1 mol的CH4與CO2充入某恒容密閉容器中,體系放出的熱量隨著時(shí)間的變化如圖所示,則CH4的轉(zhuǎn)化率約為____________。

⑶C(s)與H2(g)不反應(yīng),所以C(s)+2H2(g)===CH4(g)的反應(yīng)熱無(wú)法直接測(cè)量,但通過(guò)上述反應(yīng)可求出C(s)+2H2(g)===CH4(g)的反應(yīng)熱ΔH__________。

⑷下圖是甲烷燃料電池原理示意圖,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

①電池的負(fù)極是______(填“a”或“b”)電極,正極上的電極反應(yīng)是_________

②電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH______(填“增大”“減小”或“不變”)。

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【題目】某些鹽能溶解沉淀,利用下表三種試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn),相關(guān)分析不正確的是(  )

編號(hào)

分散質(zhì)

Mg(OH)2

HCl

NH4Cl

備注

懸濁液

1 mol/L

1 mol/L

A. 向①中加入酚酞,溶液顯紅色說(shuō)明物質(zhì)的“不溶性”是相對(duì)的

B. 分別向少量Mg(OH)2沉淀中加入適量等體積的②③,沉淀均能快速?gòu)氐兹芙?/span>

C. ①③混合后發(fā)生反應(yīng):Mg(OH)2(s)+2NHMg2++2NH3·H2O

D. 向①中加入②,c(OH)減小,Mg(OH)2溶解平衡正向移動(dòng)

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【題目】下列反應(yīng)中既是氧化還原反應(yīng)又是吸熱反應(yīng)的是

A. 鉀與水的反應(yīng)

B. 灼熱的木炭與CO2反應(yīng)

C. 酒精的燃燒反應(yīng)

D. Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應(yīng)

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【題目】我國(guó)對(duì)可呼吸的鈉-二氧化碳電池的研究取得突破性進(jìn)展,該電池的總反應(yīng)式為:4Na+3CO22Na2CO3+C,其工作原理如圖所示(放電時(shí)產(chǎn)生的碳酸鈉固體儲(chǔ)存于碳納米管中。關(guān)于該電池,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A. 充電時(shí),Na+從陽(yáng)極向陰極移動(dòng)

B. 可以用乙醇代替TEGDME做有機(jī)溶劑

C. 放電時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子負(fù)極質(zhì)量減輕23g

D. 放電時(shí),正極反應(yīng)為3CO2 + 4Na++4e- = 2Na2CO3 + C

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】在下列有關(guān)晶體的敘述中,錯(cuò)誤的是(

A. 離子晶體中一定含有離子鍵B. 原子晶體中,只存在共價(jià)鍵

C. 構(gòu)成分子晶體的物質(zhì)中不存在共價(jià)鍵D. 稀有氣體的原子易形成分子晶體

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【題目】有8種物質(zhì):乙烷;乙烯;乙炔;苯;甲苯;溴乙烷;聚丙烯;環(huán)己烯。其中既不能使酸性KMnO4溶液褪色,也不能與溴水反應(yīng)而使溴水褪色的是

A.①②③⑤ B.①④⑥⑦

C.④⑥⑦⑧ D.②③⑤⑧

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列操作中最終可以得到Al(OH)3的是(

A. Al2O3和水混合加熱

B. 過(guò)量的稀HCl加入到Na[Al(OH)4]溶液中

C. 過(guò)量的NaOH溶液加入到AlCl3溶液中

D. 過(guò)量的氨氣通入到AlCl3溶液中

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【題目】下列是某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)某無(wú)色水樣成分的檢驗(yàn)過(guò)程,已知該水樣中只可能含有 K+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Ca2+、CO32-、SO42-、Cl-中的若干種離子,該小組同學(xué)取 100 mL 水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn):向樣品中先滴加氯化鋇溶液,再滴加 1 mol·L-1 鹽酸,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沉淀質(zhì)量的變化如圖所示。下列說(shuō)法正確的是

A. 水樣中一定不存在Fe3+、Cu2+,可能存在Ag+

B. 水樣中一定存在CO32-、SO42-、Cl-

C. BC段曲線所表示的離子方程式為CO32-+2H+=H2O+CO2

D. 水樣中一定存在K,且c(K)≥0.6mol·L-1

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