【題目】甲醇是一種可再生能源,由CO2制備甲醇的過程可能涉及的反應如下:

反應Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58 kJmol-1

反應Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2

反應Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.77 kJmol-1

回答下列問題:

(1)甲醇熔融碳酸鹽電池是一種新型燃料電池,該電池以熔融的Na2CO3為電解質(zhì),寫出該電池負極的電極反應式:_____________________________

(2)恒容條件下,能表明反應I達到化學平衡狀態(tài)的是________。

a.混合氣體的密度不變 b.反應容器中甲醇的百分含量不變

c.反應物的反應速率與生成物的反應速率之比等于化學計量數(shù)之比

d.混合氣體的壓強不變

(3)反應Ⅱ的△H2=__________。

(4)在一定條件下2 L恒容密閉容器中充入3 mol H2和1.5 mol CO2,僅發(fā)生反應Ⅰ,溫度為500℃時,該反應10 min時達到平衡,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為60℅,用H2表示該反應的速率為____________

(5)某研究小組將一定量的H2和CO2充入恒容密閉容器中并加入合適的催化劑(發(fā)生反應I、Ⅱ、Ⅲ),測得不同溫度下體系達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率(a)及CH3OH的產(chǎn)率(b),如圖所示。

據(jù)圖可知當溫度高于260℃后,CO的濃度隨著溫度的升高而_________(填“增大”、“減小”、“不變”或“無法判斷”)。

【答案】 CH3OH- 6e- + 3CO32- =4CO2+2H2O bd +41.19 kJmol-1 0.135 mol·L-1·min-1 增大

【解析】(1)甲醇燃料電池的負極為甲醇失電子的反應,方程式為:CH3OH- 6e- + 3CO32- =4CO2+2H2O

(2)a.恒容條件下,氣體的密度等于氣體總質(zhì)量除以總體積,氣體總質(zhì)量不變,總體積也不變,所以密度始終不變,不能作為反應達到平衡的標志,故a錯誤;b. 甲醇的百分含量不變,說明各組分濃度不再變化,反應達到平衡,故b正確;c.各組分的正反應速率比始終等于化學計量數(shù)之比,故C錯誤;d.對于反應前后氣體物質(zhì)的量變化的反應,壓強隨著反應改變,當反應達平衡時,壓強不再改變,故d正確;本題選bd。

(3)反應Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=49.58kJmol1反應Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2,反應Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H3=90.77kJmol1根據(jù)蓋斯定律:Ⅱ=ⅠⅢ得反應②的H2=+41.19kJmol1。

(4)O2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

初起量:1.5mol3mol00

變化量:0.9mol2.7mol0.9mol0.9mol

平衡量:0.6mol0.3mol0.9mol0.9mol

v=(2.7/2)/10=0.135molL1min1,故答案為:0.135molL1min1;

(5)反應I、反應III均為放熱反應,溫度升高不利于CO2、CO轉(zhuǎn)化為甲醇,反應II為吸熱反應,溫度升高使更多的CO2轉(zhuǎn)化為CO,所以當溫度高于260℃后,CO的濃度一定增大,故答案為:增大。

練習冊系列答案
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1V2的離子結(jié)構(gòu)示意圖為_________________

2V、WX的原子半徑由小到大的順序是________________。

3)元素YZ氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比較(填化學式):______________。

4)將Z的單質(zhì)通入石蕊溶液中發(fā)生的顏色變化如下圖,請在方框內(nèi)填寫出導致該階段顏色變化的主要粒子符號。________________、________

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(2)分類標準代號A表示______多項選擇

兩物質(zhì)都是非電解質(zhì) 兩物質(zhì)都是有機物

兩物質(zhì)都是含碳化合物兩物質(zhì)都是氧化物

(3)上述五種物質(zhì)中的某一物質(zhì)能與某種強酸反應生成上述物質(zhì)中的另一種物質(zhì),該反應的離子方程式為:___________

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