【題目】甲醇是一種優(yōu)質(zhì)燃料,在工業(yè)上常用CO和H2合成甲醇,反應(yīng)方程式為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。

已知:

①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H1=-283.0kJ/mol

②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H2=-241.8kJ/mol

③CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H3=-192.2kJ/mol

回答下列問題:

(1)計(jì)算CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的反應(yīng)熱△H4=________________

(2)若在絕熱、恒容的密閉容器中充入1 mol CO、2 mol H2,發(fā)生CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)反應(yīng),下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻為平衡狀態(tài)的是________(填選項(xiàng)字母)。

(3)T1℃時(shí),在一個(gè)體積為5 L的恒容容器中充入1 mol CO、2 mol H2,經(jīng)過5 min達(dá)到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率為0.8,則5 min內(nèi)用H2表示的反應(yīng)速率為v(H2)=_______________________。T1℃時(shí),在另一體積不變的密閉容器中也充入1 mol CO、2 mol H2,達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.7,則該容器的體積______5 L(填“>”“<”或“=”);T1℃時(shí),CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常數(shù)K=____________________________。

(4)為了提高燃料的利用率可以將甲醇設(shè)計(jì)為燃料電池,寫出KOH作電解質(zhì)溶液時(shí),甲醇燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式:_________________________。該電池負(fù)極與水庫(kù)的鐵閘相連時(shí),可以保護(hù)鐵閘不被腐蝕,這種電化學(xué)保護(hù)方法叫做___________

(5)含有甲醇的廢水隨意排放會(huì)造成水污染,可用ClO2將其氧化為CO2,然后再加堿中和即可。寫出處理甲醇酸性廢水過程中,ClO2與甲醇反應(yīng)的離子方程式:_________。

【答案】-574.4kJ/mol d 0.064mol/(L·min) 625 CH3OH-6e+8OH=CO32-+6H2O 外加電流的陰極保護(hù)法 5CH3OH+6ClO2=6Cl+5CO2+6H+7H2O

【解析】

(1)結(jié)合熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算,①+②×2-③得到CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的熱化學(xué)方程式,求出焓變;

(2)反應(yīng)為放熱反應(yīng),根據(jù)平衡狀態(tài)的特征判斷各圖象;

(3)結(jié)合化學(xué)三段式法列式計(jì)算,反應(yīng)速率為v(H2)=△c/△t,氣體物質(zhì)的量之比等于氣體體積之比,平衡常數(shù)隨溫度變化,K=生成物平衡濃度冪之乘積/反應(yīng)物平衡濃度冪之積;

(4)燃料原電池中,燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極,通入氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)為正極,電解池中陰極被保護(hù);

(5)根據(jù)信息:二氧化氯和甲醇反應(yīng),生成Cl、CO2和水。

(1)已知:

①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H1=-283.0kJ/mol

②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H2=-241.8kJ/mol

③CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H3=-192.2kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律計(jì)算①+②×2-③得到CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的熱化學(xué)方程式的△H4=-574.4KJ·mol1

(2)a、在圖1中,t1時(shí)刻如果達(dá)到平衡,正反應(yīng)速率應(yīng)不變,而不是隨時(shí)間間改變而減小,故a錯(cuò)誤;

b、充入1molCO、2molH2,生成甲醇放出熱量,反應(yīng)體系的溫度升高,K減小,而不是增大,故b錯(cuò)誤;

c、t1時(shí)刻一氧化碳與甲醇的物質(zhì)的量相等,但二者物質(zhì)的量依然在變化,不是平衡狀態(tài),故c錯(cuò)誤;

d、隨著反應(yīng)的進(jìn)行,一氧化碳的質(zhì)量減小,一氧化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變,說明各物質(zhì)的質(zhì)量不變,反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài),故d正確;故選d。

(3)T1時(shí),在一個(gè)體積為5 L的恒容容器中充入1 mol CO、2 mol H2,經(jīng)過5 min達(dá)到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率為0.8,根據(jù)三段式法有

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

起始量(mol·L1) 0.2 0.4 0

變化量(mol·L1) 0.16 0.32 0.16

平衡量(mol·L1) 0.04 0.08 0.16

5min內(nèi)用H2表示的反應(yīng)速率為v(H2)=0.32mol·L1/5min=0.064mol/(L·min);

溫度不變,T1時(shí),在另一體積不變的密閉容器中也充入1mol CO、2mol H2,達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.7,轉(zhuǎn)化率減小說明平衡左移,體積增大,則該容器的體積大于5 L;

T1時(shí),CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù)K=0.16/(0.04×0.082)=625;

(4)燃料原電池中,甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng),通入燃料甲醇的電極為負(fù)極,電極反應(yīng)式為:CH3OH+8OH-6e═CO32+6H2O,當(dāng)電池負(fù)極與水庫(kù)的鐵閘相連時(shí),可以保護(hù)鐵閘不被腐蝕,是利用鐵閘做電解池陰極被保護(hù),名稱為:外加電流的陰極保護(hù)法;

(5)根據(jù)信息:二氧化氯和甲醇反應(yīng),生成Cl、CO2和水,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒,該反應(yīng)的離子方程式為:6ClO2+5CH3OH=6Cl+5CO2+6H+7H2O。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】苯乙烷(C8H10)可生產(chǎn)塑料單體苯乙烯(C8H8),其反應(yīng)原理是C8H10(g)C8H8(g)+H2(g) ΔH=+125kJ·mol-1。某溫度下,將0.40mol苯乙烷,充入2L真空密閉容器中發(fā)生反應(yīng),測(cè)定不同時(shí)間該容器內(nèi)物質(zhì)的量,得到數(shù)據(jù)如下表:

時(shí)間/min

0

10

20

30

40

n(C8H10)/mol

0.40

0.30

0.26

n2

n3

n(C8H8)/mol

0.00

0.10

n1

0.16

0.16

(1)當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到20min時(shí),該段時(shí)間內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率是________。

(2)該溫度下,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)是________(保留兩位有效數(shù)字)。

(3)若保持其他條件不變,用0.40mol H2(g)和0.40mol C8H8(g)合成C8H10(g),當(dāng)有30kJ熱量放出時(shí),該反應(yīng)中H2的轉(zhuǎn)化率是________。

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【題目】已知A、B、C為中學(xué)化學(xué)中常見的單質(zhì)。室溫下,A為固體,BC均為氣體。在適宜的條件下,它們可以按如圖進(jìn)行反應(yīng)。下列說法中正確的是

A. A、B、C中三種元素的任意兩種元素形成的化合物所屬物質(zhì)類別可能是氧化物

B. A、B、C中有一種金屬且為B

C. 如果E溶液是一種強(qiáng)酸,則E溶液為硫酸

D. A、B、C中三種元素的任意兩種元素形成的化合物所屬物質(zhì)類別一定不是堿

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【題目】臭氧在煙氣脫硝中的反應(yīng)為2NO2(g)+O3(g) N2O5(g)+O2(g)。若此反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行,下列選項(xiàng)中有關(guān)圖象對(duì)應(yīng)的分析正確的是( )

A

B

C

D

平衡后升溫,NO2含量降低

0~2 s內(nèi),v(O3)=0.2 mol·L1·s1

v:b點(diǎn)>a點(diǎn)

b點(diǎn):v>v

恒溫,t1時(shí)再充入O3

A. AB. BC. CD. D

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【題目】某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H+,其基本結(jié)構(gòu)見下圖,電池總反應(yīng)可表示為:2H2+O2=2H2O,下列有關(guān)說法正確的是

A. 電子通過外電路從b極流向a

B. b極上的電極反應(yīng)式為:O2+2H2O+4e--=4OH--

C. 每轉(zhuǎn)移0.1mol電子,消耗1.12LH2

D. H+a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b

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【題目】常溫常壓下,一氧化二氯(Cl2O)為棕黃色氣體,沸點(diǎn)為3.8 ℃,42 ℃以上會(huì)分解生成Cl2O2,Cl2O易溶于水并與水反應(yīng)生成HClO。

(制備產(chǎn)品)

將氯氣和空氣(不參與反應(yīng))按體積比1∶3混合通入含水8%的碳酸鈉中制備Cl2O,并用水吸收Cl2O(不含Cl2)制備次氯酸溶液。

(1)各裝置的連接順序?yàn)?/span>___→___→___→________→____。___________

(2)裝置B中多孔球泡和攪拌棒的作用是_;裝置C的作用是__

(3)制備Cl2O的化學(xué)方程式為___。

(4)反應(yīng)過程中,裝置B需放在冷水中,其目的是___。

(5)此方法相對(duì)于用氯氣直接溶于水制備次氯酸溶液有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn),分別是____

(測(cè)定濃度)

(6)已知次氯酸可被FeSO4等物質(zhì)還原。用下列實(shí)驗(yàn)方案測(cè)定裝置E所得溶液中次氯酸的物質(zhì)的量濃度:量取10 mL上述次氯酸溶液,并稀釋至100 mL,再?gòu)钠渲腥〕?/span>10.00 mL于錐形瓶中,并加入10.00 mL 0.80 mol·L1FeSO4溶液,充分反應(yīng)后,用0.050 00 mol·L1的酸性KMnO4溶液滴定至終點(diǎn),消耗KMnO4溶液24.00 mL,則原次氯酸溶液的濃度為___

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【題目】在一定條件下,將1.00molN2(g)與3.00molH2(g)混合于一個(gè)10.0L密閉容器中,在不同溫度下達(dá)到平衡時(shí)NH3(g)的平衡濃度如圖所示。其中溫度為T1時(shí)平衡混合氣體中氨氣的體積分?jǐn)?shù)為25.0%。

(1)當(dāng)溫度由T1變化到T2時(shí),平衡常數(shù)關(guān)系K1___________K2(填“>”,“<”或“=”),焓變△H___________0(填“>”或“<”)。

(2)該反應(yīng)在T1溫度下5.0min達(dá)到平衡,這段時(shí)間內(nèi)N2的化學(xué)反應(yīng)速率為_________,N2的轉(zhuǎn)化率___________。

(3)T1溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K1=______________。

(4)T1溫度時(shí),若測(cè)得高爐中c(N2)=0.5mol/L,c(H2)=0.5mol/L,c(NH3)=0.5mol/L,在這種情況下,該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)___________(填是或否),此時(shí)反應(yīng)速率是v正___________v逆(填>,<,=)。

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【題目】根據(jù)下列反應(yīng)判斷有關(guān)物質(zhì)還原性由強(qiáng)到弱的順序是

①H2SO3+I2+H2OH2SO4+2HI②2FeCl3+2HI2FeCl2+2HCl+I2

A.H2SO3> HI>FeCl2B.HI >FeCl2>H2SO3

C.FeCl2>HI >H2SO3D.FeCl2>H2SO3>HI

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【題目】密閉容器中:xA(g)+yB(g) zC(g) △H<0,達(dá)到平衡后A氣濃度為0.5mol/L;恒溫下將密閉容器的容積擴(kuò)大到原來的兩倍并再達(dá)平衡,測(cè)A濃度為0.3 mol/L。下列敘述正確的是( )

A. 平衡向右移動(dòng) B. x+y>z C. B的轉(zhuǎn)化率提高 D. C的體積分?jǐn)?shù)增加

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