【題目】甲醇可作為燃料電池的原料。通過下列反應(yīng)可以制備甲醇:CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) H =-90.8 kJ·mol1 ,在一容積可變的密閉容器中充入10 mol CO 20 mol H2,CO 的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度(T)、壓強(qiáng)(P)的變化如圖所示,當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)A 時(shí),容器的體積為20 L。

(1)T1反應(yīng)的平衡常數(shù)為_______________。

(2)圖中P1 _______ P2(填“>”、“<”“=”)。如反應(yīng)開始時(shí)仍充入10 mol CO20 mol H2,則在平衡狀態(tài)B時(shí)容器的體積V(B)=__________L。

(3)關(guān)于反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化學(xué)平衡狀態(tài)B時(shí)的描述正確的是________

A.CO的含量保持不變 B.容器中CH3OH濃度與CO濃度相等

C.2v(CH3OH)= v(H2) D.容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

(4)已知CO2(g)+H2(g) CO(g) + H2O(g) H = + 41.3 kJ·mol1 ,試寫出由CO2H2制取甲醇的熱化學(xué)方程式___________________________________。

(5)CH3OH、O2、稀H2SO4組成燃料電池,寫出該電池正極的電極反應(yīng)式:_________________。

【答案】4L2/mol2<4ADCO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H = -49.5kJ·mol1O2 + 4e- + 4H+= 2H2O

【解析】

(1)T1℃利用A點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率,結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式,計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù);

(2)正反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積減小的方向,T1℃時(shí)比較CO的轉(zhuǎn)化率,轉(zhuǎn)化率越大,則壓強(qiáng)越大;A、B反應(yīng)溫度相等,則平衡常數(shù)相等,利用平衡常數(shù)計(jì)算;

(3)平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同,各成分濃度保持不變分析判斷選項(xiàng);

(4)A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度越低,CO的轉(zhuǎn)化率越大;B.由圖可知,a、c兩點(diǎn)壓強(qiáng)相同,平衡時(shí)a點(diǎn)CO轉(zhuǎn)化率更高,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度越低,CO的轉(zhuǎn)化率越大,故溫度T1<T3,溫度越高,反應(yīng)速率越快;b、d兩點(diǎn)壓強(qiáng)相同,溫度越高,反應(yīng)速率越大;C.由圖可知,a、c兩點(diǎn)壓強(qiáng)相同,平衡時(shí)a點(diǎn)CO轉(zhuǎn)化率更高,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),故溫度T1<T3,降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動,K值增大.平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),b、d兩點(diǎn)溫度相同,平衡常數(shù)相同;D.CO轉(zhuǎn)化率的越大,n總越小,由M=,判斷;

(5)該燃料電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),則1molCH3OH失去電子,轉(zhuǎn)化為CO2,共失去6mole-,電解質(zhì)溶液中含有CO32-,得到電極反應(yīng)式。

(1)T1℃利用A點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為50%,則CO轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度為:×50%=0.25mol/L,H2、CH3OH轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度分別為:0.5mol/L、0.25mol/L,平衡時(shí),CO、H2、CH3OH濃度分別為:0.25mol/L、-0.5mol/L=0.5mol/L、0.25mol/L,K==4 L2mol-2;

(2)正反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積減小的方向,T1℃時(shí)比較CO的轉(zhuǎn)化率,轉(zhuǎn)化率越大,則壓強(qiáng)越大,圖象中P2轉(zhuǎn)化率大于P1,可知P1<P2;A、B兩容器溫度相同,即化學(xué)平衡常數(shù)相等,且B點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.8,

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

起始(mol): 10 20 0

轉(zhuǎn)化(mol): 8 16 8

平衡(mol): 2 4 8

設(shè)體積為VL,則有K==4,V=4L;

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

A.CO的含量保持不變,說明反應(yīng)達(dá)到平衡,選項(xiàng)A正確;B.容器中CH3OH濃度與CO濃度相等,與消耗量和起始量有關(guān)反應(yīng)不一定達(dá)到平衡,選項(xiàng)B錯誤;C.反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式系數(shù)之比是正反應(yīng)速率之比,若2V(CH3OH)=V(H2)說明V(H2)=V(H2)說明反應(yīng)達(dá)到平衡,但題給條件為2V(CH3OH)=V(H2),選項(xiàng)C錯誤;D.混合氣體質(zhì)量不變,反應(yīng)前后體積不同,反應(yīng)過程中密度變化,容器中混合氣體的密度保持不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡,選項(xiàng)D正確;答案選AD;

(4)利用蓋斯定律,消去兩個熱化學(xué)方程式中的CO,可得到答案,寫出熱化學(xué)方程式為:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)H=-49.5 kJ/mol;

(5)該燃料電池正極發(fā)生還原反應(yīng),則氧氣得電子酸性條件下與氫離子反應(yīng)生成水,電極反應(yīng)式為:O2 + 4e- + 4H+= 2H2O。

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:

【題目】有一容積固定的密閉反應(yīng)器,中間有一個可自由移動的導(dǎo)熱的隔板將容器分成甲、乙兩部分,分別發(fā)生下列兩個可逆反應(yīng):

甲:a(g)+b(g)2c(g) ΔH1<0、乙: x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0

起初甲、乙均達(dá)到反應(yīng)平衡后隔板位于正中間,然后進(jìn)行相關(guān)操作后,下列敘述錯誤的是

A. 在反應(yīng)器恒溫下,向乙中通入z氣體,c的物質(zhì)的量濃度增大

B. 在反應(yīng)器恒溫下,向甲中通入惰性氣體,乙中x、y的轉(zhuǎn)化率增大

C. 在反應(yīng)器絕熱下,向乙中通入z氣體,反應(yīng)器中溫度升高

D. 在反應(yīng)器絕熱下,向甲中通入惰性氣體,c的物質(zhì)的量不變

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】現(xiàn)有含01 mol/L的SO32-溶液30 mL,恰好被2×10-3 mol XO4氧化為SO42-,則元素X在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)是

A+4   B3   C+2   D+1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】現(xiàn)有反應(yīng)aA(g)+bB(g) pC(g),已知:達(dá)到平衡后,升高溫度,B的轉(zhuǎn)化率變大;減小壓強(qiáng),C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小。

(1)該反應(yīng)的逆反應(yīng)是________反應(yīng)(填放熱吸熱),且a+b______p(填“<”、“>”“=”)。

(2)溫度、容器體積不變,平衡后加入B,A的轉(zhuǎn)化率_________,B的轉(zhuǎn)化率_________。(填增大”、“減小不變”)

(3)若升高溫度,再次平衡時(shí),B、C的濃度之比將_____________。(填增大”、“減小不變”)

(4)若加入催化劑,再次平衡時(shí)氣體混合物的總物質(zhì)的量___________。(填增大”、“減小不變”)

(5)B是有色氣體,A、C無色,平衡后壓縮容器體積為原來的一半,再次平衡時(shí),容器內(nèi)氣體顏色____。若維持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變,充入Ne,再次平衡時(shí),容器內(nèi)氣體顏色__________。(填變深”、“變淺不變”)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有重要的意義。對于密閉容器中的反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g),673 K、30 MPan(NH3)n(H2)隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖所示。下列敘述正確的是(  )

A. 升高溫度,逆反應(yīng)速率增大,正反應(yīng)速率減小

B. 點(diǎn)c處反應(yīng)達(dá)到平衡

C. 點(diǎn)d(t1時(shí)刻)和點(diǎn)e(t2時(shí)刻)n(N2)不一樣

D. 點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】常溫下,部分酸的電離平衡常數(shù)如下:

化學(xué)式

HF

HCN

H2CO3

電離常數(shù)

Ka=3.5×10-4

Ka=5.0×10-10

Ka1=4.3×10-7Ka2=5.6×10-11

(1)c (H+)相同的三種酸,其酸的濃度從大到小為____________________。

(2)HCN酸的起始濃度為0.0lmol/L,平衡時(shí)c(H+)約為____________mol/L。若使此溶液中HCN的電離程度增大且c(H+)也增大的方法是____________

(3)中和等量的NaOH,消耗等pH的氫氟酸和硫酸的體積分別為aL、bL,則a______b (大于”、“小于等于”)。中和等濃度、等體積的氫氟酸和硫酸需要NaOH的物質(zhì)的量為n1、n2,則n1_________n2 (大于”、“小于等于”)

(4)NaCN中通入少量的CO2,發(fā)生的離子方程式為____________________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是

A.正丁烷的沸點(diǎn)比異丁烷的高

B.甲烷、乙炔、均不能使溴水或酸性高錳酸鉀溶液褪色

C.乙烯與溴水發(fā)生加成反應(yīng)的產(chǎn)物是CH2CH2Br2

D.苯和氯氣生成C6H6Cl6的反應(yīng)是取代反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】將少量苯酚晶體溶入紫色石蕊試液中,石蕊試液呈現(xiàn)的顏色是

A.紫色B.淺紅C.藍(lán)色D.無色

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】可逆反應(yīng):3A(g)3B()+C(?)H0,隨著溫度升高,氣體平均相對分子質(zhì)量有變小趨勢,則下列判斷正確的是( )

A. BC可能都是固體 B. C為固體,則B一定是氣體

C. BC一定都是氣體 D. BC不可能都是氣體

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