利用太陽(yáng)能分解水生成的氫氣,在催化劑作用下氫氣與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇,并開(kāi)發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱ΔH分別為-285.8 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1和-726.5 kJ·mol-1。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)用太陽(yáng)能分解10 mol水消耗的能量是 kJ。
(2)液態(tài)甲醇不完全燃燒生成一氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為 。
(3) 在容積為2 L的密閉容器中,由CO2和H2合成甲醇,反應(yīng)式:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),在其他條件不變的情況下,考察溫度對(duì)反應(yīng)的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示(注:T1、T2均大于300 ℃):
①可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=
②下列說(shuō)法正確的是
A.溫度為T1時(shí),從反應(yīng)開(kāi)始到平衡,生成甲醇 的平均速率為v(CH3OH)=mol·L-1·min-1 |
B.該反應(yīng)在T1時(shí)的平衡常數(shù)比T2時(shí)的小 |
C.該反應(yīng)為放熱反應(yīng) |
D.處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T1變到T2,達(dá)到平衡時(shí)增大 |
(1)2858 (2)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=" --" 443.5KJ·mol-1
(3)① ②C D ③ (4)O2+4H++4e-=2H2O CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
解析試題分析:(1)1摩爾的氫氣完全燃燒產(chǎn)生穩(wěn)定的氧化物放出熱量為285.8 kJ.則1mol的水分解產(chǎn)生1mol的氫氣吸收熱量285.8 kJ,則分解10 mol水吸收的能量是2858 kJ。(2) CO燃燒的熱化學(xué)方程式為:①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H="-283kl/mol;" 液態(tài)甲醇完全燃燒的熱化學(xué)方程式為:②CH3OH(l)+3/2(g)=CO2(g)+ +2H2O(l) △H=-726kl/mol②-①整理得CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=" -" 443.5KJ/mol. (3) ①可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=.②A 溫度為T1時(shí),從反應(yīng)開(kāi)始到平衡,生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)= .錯(cuò)誤。B 由于在T1達(dá)到平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量濃度比在T2時(shí)大,說(shuō)明平衡時(shí)K1>K2.錯(cuò)誤。C.由于在溫度為T2時(shí)先達(dá)到平衡,說(shuō)明T2>T1。升高溫度,甲醇的含量降低,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)。根據(jù)平衡移動(dòng)原理,升高溫度,化學(xué)平衡向吸熱方向移動(dòng),故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。正確。D. 處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T1升高到T2,達(dá)到平衡時(shí)n(H2) 增大,n(CH3OH)減小,所以n(H2)/n(CH3OH) 增大。正確。正確選項(xiàng)為CD。③開(kāi)始時(shí)通入1 mol CO2和3 mol H2,充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,若CO2的轉(zhuǎn)化率為α,則達(dá)到平衡時(shí)充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,若CO2為(1-α)mol, H2為3(1-α)mol, n(CH3OH)=" α" mol, n(H2O)=" α" mol. 由于是在一密閉恒容容器中,所以容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為為反應(yīng)前后的氣體的物質(zhì)的量的比。平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量為(1-α)mol+3(1-α)mol+α mol+ α mol.=(4-2α)mol,開(kāi)始時(shí)氣體的物質(zhì)的量為4mol。故容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為(4-2α)mol:4mol=。(4) 以甲醇為燃料的燃料電池中,電解質(zhì)溶液為酸性,電池的總反應(yīng)式為2CH3OH + 3O2=2CO2+4H2O。通入甲醇的電極為負(fù)極,負(fù)極的反應(yīng)式為CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+;通入氧氣的電極為正極,正極的反應(yīng)式O2+4H++4e-=2H2O
考點(diǎn):考查熱化學(xué)方程式的書寫、外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、表達(dá)及燃料電池的反應(yīng)原理等知識(shí),
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
下圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分,試運(yùn)用所學(xué)知識(shí),解決下列問(wèn)題:
Ⅰ.已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為:K=,寫出它所對(duì)應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式:
。
Ⅱ.二甲醚(CH3OCH3)在未來(lái)可能替代柴油和液化氣作為潔凈液體燃料使用。工業(yè)上以CO和H2為原料生產(chǎn)CH3OCH3。工業(yè)制備二甲醚在催化反應(yīng)室中(壓力2.0~10.0 MPa,溫度230~280 ℃)進(jìn)行下列反應(yīng):
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
ΔH1="-90.7" kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH2="-23.5" kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
ΔH3="-41.2" kJ·mol-1
(1)寫出催化反應(yīng)室中三個(gè)反應(yīng)的總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: 。
(2)在某溫度下,2 L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)①,起始時(shí)CO、H2的物質(zhì)的量分別為2 mol和6 mol,3 min后達(dá)到平衡,測(cè)得CO的轉(zhuǎn)化率為60%,則3 min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為 。若同樣條件下起始時(shí)CO物質(zhì)的量為4 mol,達(dá)到平衡后CH3OH為2.4 mol,則起始時(shí)H2為 mol。
(3)下列有關(guān)反應(yīng)③的說(shuō)法正確的是 。
A.在體積可變的密閉容器中,在反應(yīng)③達(dá)到平衡后,若加壓,則平衡不移動(dòng)、混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不變、混合氣體密度不變
B.若830 ℃時(shí)反應(yīng)③的K=1.0,則在催化反應(yīng)室中反應(yīng)③的K>1.0
C.某溫度下,若向已達(dá)平衡的反應(yīng)③中加入等物質(zhì)的量的CO和H2O(g),則平衡右移、平衡常數(shù)變大
(4)為了尋找合適的反應(yīng)溫度,研究者進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),每次實(shí)驗(yàn)保持原料氣組成、壓強(qiáng)、反應(yīng)時(shí)間等因素不變,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖,
則CO轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的規(guī)律是 。
其原因是 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
氨是最重要的化工產(chǎn)品之一。
(1)合成氨用的氫氣可以甲烷為原料制得。有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如下圖所示。
反應(yīng)①②③為_(kāi)_______反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。
CH4(g)與H2O(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)__________。
(2)用氨氣制取尿素[CO(NH2)2]的反應(yīng)為:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)。
①某溫度下,向容積為10 L的密閉容器中通入2 mol NH3和1 mol CO2,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為50%。該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=______。該溫度下平衡常數(shù)K的計(jì)算結(jié)果為_(kāi)____。
②為進(jìn)一步提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率,下列措施中能達(dá)到目的的是________。
A.提高NH3的濃度 | B.增大壓強(qiáng) |
C.及時(shí)轉(zhuǎn)移生成的尿素 | D.使用更高效的催化劑 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(10分)工業(yè)上制備BaCl2的工藝流程圖如圖:
某研究小組在實(shí)驗(yàn)室用重晶石(主要成分BaSO4)對(duì)工業(yè)過(guò)程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。查資
料得:
BaSO4(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s) ΔH1 = +571.2 kJ·mol-1 ①
BaSO4(s) + 2C(s)2CO2(g) + BaS(s) ΔH2= +226.2 kJ·mol-1 ②
(1)①制備BaCl2的工藝流程圖中氣體A用過(guò)量NaOH溶液吸收,得到硫化鈉。Na2S水解的離子方程式為 。
②常溫下,相同濃度的Na2S和NaHS溶液中,下列說(shuō)法正確的是 (填字母)。
A.Na2S溶液的pH比NaHS溶液pH小 |
B.兩溶液中含有的離子種類不同 |
C.兩溶液中滴入同體積同濃度的鹽酸,產(chǎn)生氣體速率相等 |
D.兩溶液中加入NaOH固體,c(S2-)都增大 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
能源的開(kāi)發(fā)、利用與人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān),充分利用好能源是擺在人類面前的重大課題。
Ⅰ.已知:①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH=a kJ·mol-1
②CO(g)+l/2O2(g)=CO2(g) ΔH=b kJ·mol-1
③C(石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=c kJ·mol-1
則反應(yīng)4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)的焓變?chǔ)= kJ·mol-1。
Ⅱ.依據(jù)原電池的構(gòu)成原理,下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是 (填序號(hào))。
A.C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH>0 B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH<0
C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH>0 D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH<0
若以稀硫酸為電解質(zhì)溶液,則該原電池的正極反應(yīng)式為 。
Ⅲ.氫氣作為一種綠色能源,對(duì)于人類的生存與發(fā)展具有十分重要的意義。
(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)得,在通常情況下,1 g H2完全燃燒生成液態(tài)水,放出142.9 kJ熱量。則H2燃燒的熱化學(xué)方程式為 。
(2)用氫氣合成氨的熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
①一定條件下,下列敘述可以說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是 。
A.υ正(N2)=υ逆(NH3)
B.各物質(zhì)的物質(zhì)的量相等
C.混合氣體的物質(zhì)的量不再變化
D.混合氣體的密度不再變化
②下圖表示合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后,每次只改變溫度、壓強(qiáng)、催化劑中的某一條件,反應(yīng)速率υ與時(shí)間t的關(guān)系。其中表示平衡混合物中的NH3的含量最高的一段時(shí)間是 。圖中t3時(shí)改變的條件可能是 。
③溫度為T℃時(shí),將4a mol H2和2a mol N2放入0.5 L密閉容器中,充分反應(yīng)后測(cè)得N2的轉(zhuǎn)化率為50%,則反應(yīng)的平衡常數(shù)為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(1)已知:C3H8(g)+5O2(g) ===3CO2(g)+4H2O(1) △H=-2220.0kJ/mol
H2O(1) ===H2O(g);△H=+44.0kJ/mol
寫出丙烷燃燒生成CO2和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式 。
(2)在如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中,E為一張用淀粉碘化鉀溶液潤(rùn)濕的濾紙,C、D為夾在濾紙兩端的鉑夾,X、Y分別為直流電源的兩極。在A、B中充滿AgNO3溶液后倒立于盛有AgNO3溶液的水槽中,再分別插入鉑電極。切斷電源開(kāi)關(guān)S1,閉合開(kāi)關(guān)S2,通直流電一段時(shí)間后,B電極質(zhì)量增重,A極產(chǎn)生無(wú)色氣體。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
① 寫出D電極反應(yīng)式: ;
②寫出水槽中電解AgNO3溶液總反應(yīng)的離子方程式: ,陰極增重2.16 g,則陽(yáng)極上放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是____ _L。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(Ⅰ)甲醇燃料電池(DNFC)被認(rèn)為是21世紀(jì)電動(dòng)汽車最佳候選動(dòng)力源。
(1)25℃、101 kPa時(shí),1 mol CH3OH完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出熱量726.51 kJ/mol,則甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式為: 。
(2)甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下。甲醇進(jìn)入 極(填“正”或“負(fù)”),寫出該極的電極反應(yīng)式 。
(Ⅱ)鉛蓄電池是典型的可充型電池,它的正負(fù)極隔板是惰性材料,電池總反應(yīng)式為:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O,請(qǐng)回答下列問(wèn)題(不考慮氫、氧的氧化還原):
(1)放電時(shí):正極的電極反應(yīng)式是 電解液中H2SO4的濃度將變 ;
(2)在完全放電耗盡PbO2和Pb時(shí),若按右圖連接,電解一段時(shí)間后,則在A電極上生成 B電極上生成 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
甲醇是一種很好的燃料,工業(yè)上可用多種原料通過(guò)不同的反應(yīng)制得甲醇。
(1)已知在常溫常壓下:
(2)工業(yè)上正在研究利用來(lái)生產(chǎn)甲醇燃料的方法,該反應(yīng)為:
在某溫度下,將6mol CO2和8molH2充入容積為2L的密閉容器中,8分鐘時(shí)達(dá)平衡狀態(tài),H2的轉(zhuǎn)化率為75%。請(qǐng)回答:
②用CH3OH表示該反應(yīng)在0-8min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=____.
②此溫度下該反應(yīng)平衡常數(shù)K=____________mol;
③若在上述平衡體系中,再充入2mol H2,反應(yīng)達(dá)到平衡后H2的轉(zhuǎn)化率____________75% (填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)一氧化碳與氫氣也可以合成甲醇:
①若該反應(yīng)在恒溫恒容條件下進(jìn)行,下列說(shuō)法正確的是____;
a.若混合氣體的密度不再改變,說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)
b.反應(yīng)達(dá)到平衡后,通入CH3OH(g)使壓強(qiáng)增大,平衡向右移動(dòng)
c.反應(yīng)達(dá)到平衡后,通入氬氣使壓強(qiáng)增大,平衡向右移動(dòng)
d.反應(yīng)達(dá)到平衡后,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小
e.若使用催化劑,會(huì)改變反應(yīng)的途徑,但反應(yīng)的不變
②某溫度下,在一個(gè)容積為2L的密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng),已知此溫度下的平衡常數(shù)K=50L2/mol2,反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的物質(zhì)的量如下:
請(qǐng)比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小:(填“>”、“<”或“=”)
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