【題目】甲醇是重要的化工原料,又可做為燃料.利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生的主反應(yīng)如下:
ⅠCO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1
ⅡCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H2=﹣58kJ/mol
ⅢCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H3
回答下列問題:
(1)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱是常用的化學(xué)熱力學(xué)數(shù)據(jù),可以用來計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱.即化學(xué)反應(yīng)熱:△H=生成物標(biāo)準(zhǔn)生成熱綜合﹣反應(yīng)物標(biāo)準(zhǔn)生成熱總和.
已知四種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱如表:
物質(zhì) | CO | CO2 | H2 | CH3OH(g) |
標(biāo)準(zhǔn)生成熱(kJ/mol) | ﹣110.52 | ﹣393.51 | 0 | ﹣201.25 |
A.計(jì)算△H1=kJ/mol B.△H30(填=、<、>)
(2)由甲醇在一定條件下制備甲醚.一定溫度下,在三個(gè)體積均為1.0L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g).實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表:
容器編號(hào) | 溫度(℃) | 起始物質(zhì)的量(mol) | 平衡物質(zhì)的量(mol) | |||
CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | ||
a | 387 | 0.20 | 0 | 0 | 0.080 | 0.080 |
b | 387 | 0.40 | 0 | 0 | ||
c | 207 | 0.20 | 0 | 0 | 0.090 | 0.090 |
下列說法正確的是
A.該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B.達(dá)到平衡時(shí),容器a中的CH3OH體積分?jǐn)?shù)比容器b中的小
C.容器a中反應(yīng)到達(dá)平衡所需時(shí)間比容器c中的長(zhǎng)
D.若起始時(shí)向容器a中充入CH3OH 0.15mol、CH3OCH3 0.15mol和H2O 0.10mol,則反應(yīng)將向正反應(yīng)方向進(jìn)行
(3)合成氣的組成 =2.60時(shí),體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示.
①α(CO)值隨溫度升高而(填“增大”或“減小”),其原因是 .
②圖中P1、P2、P3的大小關(guān)系為 , 其判斷理由是 .
(4)甲醇可以制成燃料電池,與合成氣制成燃料電池相比優(yōu)點(diǎn)是:;若以硫酸作為電解質(zhì)其負(fù)極反應(yīng)為: .
【答案】
(1)﹣90.73kJ/mol;>
(2)AD
(3)減。簧邷囟葧r(shí),反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),平衡向左移動(dòng),使得體系中CO的量增大;反應(yīng)Ⅲ為吸熱反應(yīng),平衡向右移動(dòng),CO產(chǎn)生的量也增大;總結(jié)果,隨溫度升高,使CO的轉(zhuǎn)化率降低;P3>P2>P1;相同溫度下,由于反應(yīng)Ⅰ為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率;而反應(yīng)Ⅲ為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),產(chǎn)生CO的量不受壓強(qiáng)影響;故增大壓強(qiáng),CO的轉(zhuǎn)化率升高
(4)裝置簡(jiǎn)單,減小了電池的體積;CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+
【解析】解:(1.)A.反應(yīng)Ⅰ、CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=﹣201.25KJ/mol﹣(﹣110.52KJ/mol)﹣0=﹣90.73 kJ/mol,所以答案是:﹣90.73 kJ/mol;B.Ⅱ、CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H2=﹣58kJ/mol,Ⅲ、CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H3 , 蓋斯定律計(jì)算Ⅱ﹣Ⅲ得到CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=(﹣58kJ/mol﹣△H3)=90.73 kJ/mol,△H3=+32.73KJ/mol,則△H3>0,所以答案是:>;
(2.)A.對(duì)比a、c可知,升高溫度CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量減小,說明平衡逆向移動(dòng),而升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),故A正確;B.b等效為a中平衡基礎(chǔ)上壓強(qiáng)增大一倍,反應(yīng)氣體體積不變,平衡不移動(dòng),容器a中的CH3OH體積分?jǐn)?shù)與容器b中的相等,故B錯(cuò)誤;C.a(chǎn)中溫度高,反應(yīng)速率快,到達(dá)平衡時(shí)間更短,故C錯(cuò)誤;D.容器a中平衡時(shí)c(CH3OCH3)=c(H2O)= =0.080mol/L,c(CH3OH) =0.04mol/L,容器a中化學(xué)平衡常數(shù)K1= =4,此時(shí)濃度商Qc= =0.67<K=4,反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行,故D正確,所以答案是:AD;
(3.)①由圖可知,壓強(qiáng)一定時(shí),隨溫度的升高,CO的轉(zhuǎn)化率減小,反應(yīng)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡體系中CO的量增大,反應(yīng)③為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),又使平衡體系中CO的增大,總結(jié)果,隨溫度升高,CO的轉(zhuǎn)化率減小,所以答案是:減。环磻(yīng)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡體系中CO的量增大,反應(yīng)③為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),又使平衡體系中CO的增大,總結(jié)果,隨溫度升高,CO的轉(zhuǎn)化率減小;②相同溫度下,反應(yīng)③前后氣體分子數(shù)不變,壓強(qiáng)改變不影響其平衡移動(dòng),反應(yīng)①正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率增大,故增大壓強(qiáng)有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高,故壓強(qiáng):P1>P2>P3 , 所以答案是:P1>P2>P3;相同溫度下,反應(yīng)③前后氣體分子數(shù)不變,壓強(qiáng)改變不影響其平衡移動(dòng),反應(yīng)①正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率增大,故增大壓強(qiáng)有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高;
(4.)甲醇可以制成燃料電池,與合成氣制成燃料電池相比優(yōu)點(diǎn)是裝置簡(jiǎn)單,減小了電池的體積,負(fù)極甲醇失電子得到二氧化碳,結(jié)合電荷守恒書寫電極反應(yīng)CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+ , 所以答案是:裝置簡(jiǎn)單,減小了電池的體積;CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+ .
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征,需要了解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征:“等”即 V正=V逆>0;“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡,平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行;“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變;“變”即條件改變,平衡被打破,并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡;與途徑無關(guān),外界條件不變,可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,都可建立同一平衡狀態(tài)(等效)才能得出正確答案.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】研究CO2的利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要的意義.
(1)已知拆開1molH2、1molO2和液態(tài)水中1molO﹣H鍵使之成為氣態(tài)原子所需的能量分別為436kJ、496kJ和462kJ;CH3OH(g)的燃燒熱為627kJmol﹣1則CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(l)△H=kJmol﹣1
(2)將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為:2CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(l)
①該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式K=;
(3)已知在某壓強(qiáng)下,該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率如圖所示.該反應(yīng)的△H0(填“>”或“<”),若溫度不變,減小反應(yīng)投料比[ ],則K將(填“增大”、“減小”或“不變”).
(4)某溫度下,向體積一定的密閉容器中通入CO2(g)與H2(g)發(fā)生上述反應(yīng),當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時(shí),能表明上述可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡的是;
A.二氧化碳的濃度
B.容器中的壓強(qiáng)
C.氣體的密度
D.CH3OCH3與H2O的物質(zhì)的量之比.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法不正確的是( )
A.油脂皂化反應(yīng)得到高級(jí)脂肪酸鹽與甘油
B.在一定條件下,苯分別與液溴、硝酸作用生成溴苯、硝基苯的反應(yīng)都屬于取代反應(yīng)
C.己烷有4種同分異構(gòu)體,它們的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)各不相同
D.聚合物 可由單體CH3CH=CH2和CH2=CH2加聚制得
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列電解質(zhì)中,①NaCl; ②NaOH;③NH3H2O; ④CH3COOH; ⑤BaSO4⑥H2O
(1)是弱電解質(zhì)(填序號(hào));
(2)pH相同的NaOH溶液與氨水,加水稀釋相同的倍數(shù)后,pH大的是
(3)有pH均為2的鹽酸、硫酸和醋酸三種溶液:鹽酸和醋酸的濃度大小順序?yàn)椋?
C(HCl)(CH3COOH)(填<、>或=),若分別用這三種酸中和含等物質(zhì)的量的NaOH的溶液,所需酸的體積分別為a、b、c,則他們的關(guān)系是 .
(4)25℃時(shí),有0.01mol/L的醋酸溶液,CH3COOH的電離方程式醋酸的電離平衡常數(shù)表達(dá)式 , 達(dá)平衡時(shí)溶液中氫離子的濃度(25℃,醋酸的電離常數(shù)為1.6×10﹣5;醋酸的電離程度很小,可近似認(rèn)為醋酸的濃度不變).
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】若溶液中由水電離產(chǎn)生的c(OH﹣)=1×10﹣14molL﹣1 , 滿足此條件的溶液中一定不能大量共存的離子組是( )
A.Al3+ Na+ NO3﹣ Cl﹣
B.K+ Na+ Cl﹣ NO3﹣
C.K+ Na+ Cl﹣ HCO3﹣
D.K+ Fe3+ SO42﹣ NO3﹣
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】將銅加入一定量稀硫酸和過氧化氫混合溶液中,充分反應(yīng)后,溶液呈藍(lán)色,有無色氣體產(chǎn)生;若還發(fā)現(xiàn)容器底部有少量固體,則該固體可能是
A.CuB.SC.CuSD.Cu2S
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄不正確的是( )
A. 鈉可以在氯氣中燃燒,產(chǎn)生白色的煙,火焰黃色
B. 紅熱的鐵絲可以在氯氣中燃燒,產(chǎn)生綠色的煙
C. 為了防止儲(chǔ)存液氯的鋼桶被腐蝕,裝氯前必須徹底干燥
D. 盛滿 CO2 氣體的試管倒插入氫氧化鈉溶液中,一段時(shí)間后,試管內(nèi)充滿液體
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】物質(zhì)的量濃度相同的下列溶液中:①NH4Cl②(NH4)2CO3③(NH4)2SO4④NH4HSO4⑤NH4HCO3c(NH )由大到小的順序是( )
A.⑤②③①④
B.④①③②⑤
C.③②①⑤④
D.③②④①⑤
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】可以判斷油脂皂化反應(yīng)基本完成的現(xiàn)象是
A.反應(yīng)液使紅色石蕊試紙變藍(lán)B.反應(yīng)后靜置,反應(yīng)液不分層
C.反應(yīng)后靜置,反應(yīng)液分為兩層D.反應(yīng)液使藍(lán)色石蕊試紙變紅
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