能源短缺是人類面臨的重大問題.甲醇是一種可再生能源.具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景.因此甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料.
(1)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
反應(yīng)A:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反應(yīng)B:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
①下列條件中,能說明反應(yīng)A達(dá)到平衡狀態(tài)的是
C
C

A.生成甲醇的速率與生成水的速率相等    B.v(H2)/3=v(CH3OH)
C.恒容容器中,體系的壓強(qiáng)不再改變      D.恒容容器中,混合氣體密度不再發(fā)生改變
②在一定的壓強(qiáng)下,將CO與H2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇,則
△H2
0,△S
0(填“>”、“=”或“<”).
③對于反應(yīng)B,若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
BD
BD

A.升高溫度                        B.將CH3OH(g)從體系中分離
C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大        D.按原比例再充入CO和H.
④某溫度下,將2mol CO和6mol H2,充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測得c(CO)=0.2mol?L-1,則CO的轉(zhuǎn)化率為
80%
80%
,則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為
2.04
2.04

(2)已知在常溫常壓下:
①2CH3OH(I)十3O2(g)=CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ?mol-1
②2CO(g)+O2 (g)═2CO2 (g)△H=-566.0kJ?mol-1
③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ.mol-1
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式
CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ/mol
CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ/mol
分析:(1)①化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時,正逆反應(yīng)速率相等,各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生改變,由此衍生的一些物理量不變,以此判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài);
②反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,應(yīng)滿足△G=△H-T?△S<0;
③加甲醇產(chǎn)率,應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動;
④利用三段式法計(jì)算平衡濃度,進(jìn)而可計(jì)算平衡常數(shù);
(2)利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱.
解答:解:(1)①A.無論是否達(dá)到平衡狀態(tài),都存在生成甲醇的速率與生成水的速率相等,不能用來判斷平衡狀態(tài)的標(biāo)志,故A錯誤;    
B.
1
3
v(H2)=v(CH3OH),符合反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,但不能說明正逆反應(yīng)速率相等,不能判斷是否達(dá)到平衡,故B錯誤;
C.反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)不等,恒容容器中,體系的壓強(qiáng)不再改變,說明達(dá)到平衡狀態(tài),故C正確;      
D.化學(xué)反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變,容器的體積不變,無論是否達(dá)到平衡狀態(tài),恒容容器中,混合氣體密度都不發(fā)生改變,不能判斷是否達(dá)到平衡,故D錯誤.
故答案為:C;
②由方程式可知,反應(yīng)生成氣體的物質(zhì)的量減少,則△S<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,應(yīng)滿足△G=△H-T?△S<0,則△H2<0,
故答案為:<;<;
③A.由①可知,該反應(yīng)放熱,升溫,平衡向逆反應(yīng)方向移動,甲醇產(chǎn)率減小,故A錯誤;
B.將CH3OH(g)從體系中分離,平衡向正反應(yīng)方向移動,甲醇產(chǎn)率增大,故B正確;
C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大,各物質(zhì)的濃度不變,平衡不移動,故C錯誤
D.按原比例再充入CO2和H2,由等效平衡可知平衡正向移動,甲醇產(chǎn)率增大,故D正確;
故選:BD.
④設(shè)一氧化碳的變化量為x,則
                   CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
初始濃度(mol/L)    1        3         0 
變化濃度(mol/L)   0.8      1.6        0.8
平衡濃度(mol/L)   0.2      2.4        0.8
則CO的轉(zhuǎn)化率=
0.8
1
×100%=80%,平衡常數(shù)K=
[CH3OH]
[CO][H2]2
=
0.8
0.2×2.42
=2.04,
故答案為:80%;2.04;
(2)甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的反應(yīng)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)和反應(yīng)①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol,②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol,③H2O(g)=H2O(l)
△H=-44.0kJ/mol之間的關(guān)系為:①×
1
2
-②×
1
2
+2×③=-442.8 kJ∕mol,
故答案為:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ∕mol.
點(diǎn)評:本題考查化學(xué)平衡以及化學(xué)反應(yīng)與能量問題,題目綜合度較高,難度中等,本題注意把握化學(xué)平衡的計(jì)算以及反應(yīng)熱的計(jì)算方法.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

能源短缺是人類面臨的重大問題.甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景.
(1)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
反應(yīng)I:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反應(yīng)II:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅱ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
①由表中數(shù)據(jù)判斷△H2
0(填“>”、“<”或“=”),
②若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
BE
BE
,
A.升高溫度         B.將CH3OH(g)從體系中分離     C.使用合適的催化劑
D.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大            E.按原比例再充入 CO和 H2
③某溫度下,將2mol CO和6mol H2充入2L的恒容密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測得c(CO)=0.2mol?L-1,則CO的轉(zhuǎn)化率為
80%
80%
,此時的溫度為
250°C
250°C
(從上表中選擇);
④恒溫下,1mol CO和nmol H2在一個容積可變的密閉容器中反應(yīng)達(dá)到平衡后,生成a molCH3OH.若起始時放入3molCO+3nmolH2,則達(dá)平衡時生成CH3OH
3a
3a
mol.
(2)某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理,設(shè)計(jì)如圖所示的原電池裝置.
①該電池工作時,OH-
負(fù)
負(fù)
極移動(填“正”或“負(fù)”),
②該電池正極的電極反應(yīng)式為
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2013?浦東新區(qū)一模)能源短缺是人類面臨的重大問題之一.甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景.工業(yè)上合成甲醇一般采用以下反應(yīng):CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)+Q
下表所列數(shù)據(jù)是上述反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
(1)在一定條件下將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),5分鐘后測得c(H2)=1.5mol/L,則此段時間內(nèi)的反應(yīng)速率(用CH3OH表達(dá))
0.15
0.15
mol/(L?min).
(2)由表中數(shù)據(jù)分析可知,Q
0(填“>”、“<”或“=”).其它條件不變的情況下,若壓縮容器的體積,則平衡
向正反應(yīng)方向
向正反應(yīng)方向
移動(“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向”或“不”),化學(xué)平衡常數(shù)K
不變
不變
(填“增大”、“減小”或“不變”).
(3)在體積一定的密閉容器中,能說明該反應(yīng)已處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是
c
c
(填編號).
a.V(CO)=1/2V(H2)             b.混合氣體的密度保持不變
c.反應(yīng)體系中的熱效應(yīng)不再變化     d.c(CO):c(CH3OH)=1:1
(4)尋找到合適的催化劑是實(shí)現(xiàn)反應(yīng)工業(yè)化的關(guān)鍵.該反應(yīng)使用催化劑無法實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是
bd
bd
(填編號).
a.提高單位時間內(nèi)甲醇的產(chǎn)量      b.增大混合氣體中甲醇的體積分?jǐn)?shù)
c.縮短達(dá)到平衡所需時間          d.提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

能源短缺是人類面臨的重大問題.甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景.
(1)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反應(yīng)Ⅱ:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是
 
(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅱ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)
I.由表中數(shù)據(jù)判斷△H2
 
0(填“>”、“<”或“=”).
Ⅱ.若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
 
(填序號).
A.升高溫度      B.將CH3OH(g)從體系中分離出來      C.使用合適的催化劑
D.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大           E.按原比例再充入CO和H2
Ⅲ.
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
某溫度下,將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測得c(CO)=0.2mol?L-1,則CO的轉(zhuǎn)化率為
 
,此時的溫度為
 
(從上表中選擇);精英家教網(wǎng)
(2)某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理,設(shè)計(jì)如右圖所示的原電池裝置.
①該電池工作時,OH-
 
極移動(填“正”或“負(fù)”),
②該電池正極的電極反應(yīng)式為
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

能源短缺是人類面臨的重大問題.甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景.工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
反應(yīng)I:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)+Q1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)+Q2
下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)I在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
(1)在一定條件下將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)I,5分鐘后測得c(CO)=0.2mol/L,計(jì)算此段時間的反應(yīng)速率(用H2表達(dá))
 
 mol/(L?min).
(2)由表中數(shù)據(jù)判斷Q1
 
0(填“>”、“<”或“=”).
(3)若容器容積不變,下列措施可提高反應(yīng)I中CO轉(zhuǎn)化率的是
 
(選填編號).
a.充入CO,使體系總壓強(qiáng)增大           b.將CH3OH(g)從體系中分離
c.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大            d.原料氣循環(huán)使用
(4)寫出反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)表達(dá)式:K=
 
;由于CO2化學(xué)惰性很大,因此找到合適的催化劑是實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)工業(yè)化的關(guān)鍵.該反應(yīng)使用催化劑無法達(dá)到的效果是
 
(選填編號).
a.提高甲醇的單位時間產(chǎn)量      b.提高CO2的轉(zhuǎn)化率   c.縮短達(dá)到平衡所需時間.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案