分析 (1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式,反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是△H-T△S<0;
(2)①圖象分析相同溫度下,兩種反應(yīng)物,增大一種物質(zhì)的量會(huì)提高另一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率;
②a.結(jié)合三行式進(jìn)行計(jì)算,化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K各個(gè)生成物平衡濃度系數(shù)次方的乘積和各個(gè)反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方乘積的比值,據(jù)此計(jì)算;
b.將體系溫度升至600K,根據(jù)升高溫度,平衡向著吸熱方向來進(jìn)行回答;
(3)①以固體氧化鋯氧化釔為電解質(zhì),這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2-)在其間通過,分析該電池的工作原理如圖3所示可知負(fù)極是甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng),結(jié)合導(dǎo)電離子和電荷守恒分析書寫;
②依據(jù)電極反應(yīng)計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù),結(jié)合法拉第常數(shù)為9.65×104C•mol-1計(jì)算電量.
解答 解:(1)反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.58kJ•mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO (g)+H2O(g)△H2
反應(yīng)Ⅲ:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H3=-90.77kJ•mol-1
根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)Ⅱ可以是Ⅰ-Ⅲ得到,所以反應(yīng)Ⅱ的焓變△H2=(-49.58kJ•mol-1)-(-90.77kJ•mol-1)=+41.19 kJ•mol-1;根據(jù)反應(yīng)自發(fā)行的判據(jù):△H-T△S<0,反應(yīng)Ⅲ是熵減的放熱的反應(yīng),所以要自發(fā)進(jìn)行需要在較低溫下進(jìn)行,
故答案為:+41.19 kJ•mol-1;較低溫;
(2)①A:n(H2)=3mol,n(CO2)=1.5mol,B:n(H2)=3mol,n(CO2)=2mol,二者比較B相當(dāng)于增大二氧化碳的量,轉(zhuǎn)化率小于A,所以曲線 I代表A的投料,
故答案為:A.
②在溫度為500K的條件下,充入3mol H2和1.5mol CO2,該反應(yīng)10min時(shí)達(dá)到平衡,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率是60%,
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
初始濃度:0.5 1 0 0
變化濃度:0.3 0.9 0.3 0.3
平衡濃度:0.2 0.1 0.3 0.3
a.該溫度下,反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=$\frac{0.3×0.3}{0.2×0.{1}^{3}}$=450,
500K時(shí),若在此容器中開始充入0.3molH2和0.9mol CO2、0.6molCH3OH、xmolH2O,濃度分別為0.1mol/L,0.3mol/L,0.2mol/L,$\frac{x}{3}$mol/L
若使反應(yīng)在開始時(shí)正向進(jìn)行,濃度商Qc=$\frac{0.2×\frac{x}{3}}{0.3×0.{1}^{3}}$<K=450
x=2.025
則x應(yīng)滿足的條件是0<x<2.025
故答案為:450,0<x<2.025;
b.當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到3min時(shí),迅速將體系溫度升至600K,則平衡正向進(jìn)行,甲醇的濃度會(huì)增加,圖象為,
故答案為:;
(3)①以固體氧化鋯氧化釔為電解質(zhì),這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2-)在其間通過,分析該電池的工作原理如圖3所示可知負(fù)極是甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng),結(jié)合導(dǎo)電離子和電荷守恒分析書寫電極反應(yīng)為:CH3OH-6e-+3O2-=CO2↑+2H2O,
故答案為:CH3OH-6e-+3O2-=CO2↑+2H2O;
②16g甲醇物質(zhì)的量=$\frac{16g}{32g/mol}$=0.5mol,發(fā)生反應(yīng)時(shí)電子轉(zhuǎn)移0.5mol×6=3mol,則理論上提供的電量最多為3mol×9.65×104C•mol-1=2.895×105 C,
故答案為:2.895×105 C.
點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查學(xué)生蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素等知識(shí),屬于綜合知識(shí)的考查,難度較大.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 25℃時(shí),PH=13的1.0L Ba(OH)2溶液中含有的OH-數(shù)目為0.2NA | |
B. | 室溫下,0.100 mol•L-1碳酸鈉溶液中,CO32-數(shù)目小于0.2NA | |
C. | 室溫下,21.0g乙烯和丁烯的混合氣體中含有的碳原子數(shù)目為1.5NA | |
D. | 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4L 甲醇中含有的氧原子數(shù)為1.0NA |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 鋼鐵腐蝕時(shí)可能發(fā)生的正極反應(yīng):2H2O+O2+4e-═4OH- | |
B. | 明礬水解的離子方程式:Al3++3 H2O?Al(OH)3+3H+ | |
C. | 少量氫氧化鈣溶液與碳酸氫鈉溶液混合:OH-+HCO3-═H2O+CO32- | |
D. | 表示氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式2H2(g)+O2(g)═2H2O(l);△H=-571.6kJ•mol-1 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 該有機(jī)物可看作氨基酸,也可看作是酚類物質(zhì) | |
B. | 能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng) | |
C. | 分子中至少有7個(gè)碳原子在同一平面內(nèi) | |
D. | 既能與溴水發(fā)生取代反應(yīng),又能與溴水發(fā)生加成反應(yīng) |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 是中和反應(yīng)的逆反應(yīng) | |
B. | 水的電離平衡被破壞 | |
C. | 鹽類水解破壞鹽的電離平衡 | |
D. | 配制硫酸銅溶液時(shí),加入適量的硫酸,是為了抑制硫酸銅的水解 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 23g乙醇與足量的金屬鈉反應(yīng),可以放出0.25mol 氫氣 | |
B. | 1mol 乙醇充分燃燒生成2mol CO2 和3mol H2O,消耗3mol O2 | |
C. | 乙醇的沸點(diǎn)高于乙烷 | |
D. | 1mol 乙醇氧化后生成1mol 乙醛 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | Fe3+、NH4+、SCN-、Cl- | B. | Na+、K+、NO3-、SO42- | ||
C. | Fe2+、K+、Na+、NO3- | D. | Fe2+、NH4+、Cl-、OH- |
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