【題目】能源短缺是人類社會面臨的重大問題.甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景.
(1)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇: 反應(yīng)I:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1
反應(yīng)II:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H2
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟”原則的是(填“I”或“Ⅱ”).
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)I在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K).

溫度

250℃

300℃

350℃

K

2.041

0.270

0.012

由表中數(shù)據(jù)判斷△H10 (填“>”、“=”或“<”).
③某溫度下,將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測得c(CH3OH)=0.8mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為 , 此時的溫度為(從上表中選擇).
④恒溫、恒容時,下列情況不能說明反應(yīng)I已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是
a、容器各物質(zhì)的濃度保持不變; b、容器內(nèi)壓強保持不變;
c、υ(CO)消耗═1/2υ(H2)生成   d、容器內(nèi)的密度保持不變
(2)25℃、101kPa時,燃燒16g液體甲醇生成CO2和H2O(l),放出的熱量為363.26kJ,寫出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式:
(3)某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理,設(shè)計一個燃料電池電解Na2SO4溶液(圖如下).請根據(jù)圖示回答下列問題:
①通入甲醇蒸氣的電極應(yīng)為極(填寫“正”或“負(fù)”),該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是(填字母代號).
a.2CH3OH﹣12e+3O2═2CO2+4H2O
b.CH3 OH﹣6e+8OH═CO32+6H2O
c.O2+2H2O+4e═4OH
d.O2﹣4e+4H+═2H2O
②寫出電極A的名稱 . 寫出B電極的電極反應(yīng)式
③當(dāng)堿性甲醇燃料電池消耗3.36L 氧氣時(折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況),理論上電解Na2SO4溶液生成氣體的總物質(zhì)的量是

【答案】
(1)Ⅰ;<;80%;250℃; d
(2)CH3OH(l)+ O2(g )═CO2(g )+2H2O(l)△H1=﹣726.52 kJ/mol
(3)負(fù); b;陰極;4OH﹣4e═O2↑+2H2O;0.45mol
【解析】解:(1)①“原子經(jīng)濟”是指在化學(xué)品合成過程中,所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中,分析反應(yīng)可知,反應(yīng)Ⅰ中原子利用率為100%,符合“原子經(jīng)濟”,故答案為:Ⅰ;

②由表數(shù)據(jù)可知,溫度升高,平衡常數(shù)減小,說明平衡逆向進行,逆向是吸熱反應(yīng),正向放熱反應(yīng),即△H1<0,故答案為:<;

③按反應(yīng)Ⅰ充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,測得c(CH3OH)=0.8mol/L,其物質(zhì)的量為1.6mol,則:

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

起始量(mol):2 6 0

變化量(mol):1.6 3.2 1.6

平衡量(mol):0.4 2.8 1.6

CO的轉(zhuǎn)化率= ×100%=80%,

此時的平衡常數(shù)K= ≈2.041,所以溫度為250℃,

故答案為:80%;250℃;

④a.容器各物質(zhì)的濃度保持不變,說明反應(yīng)到達(dá)平衡,故a正確;

b.隨反應(yīng)進行,容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量進行,容器內(nèi)壓強減小,容器內(nèi)壓強保持不變,說明反應(yīng)到達(dá)平衡,故b正確;

c.由方程式可知υ(CO)生成 υ(H2生成,而υ(CO)消耗 υ(H2生成,說明υ(CO)生成═υ(CO)消耗,反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài),故c正確;

d.混合氣體總質(zhì)量不變,容器容積始終不變,容器內(nèi)的密度始終保持不變,故d錯誤,

故選:d;(2)1mol甲醇燃燒放出的熱量為363.26kJ× =726.52 kJ,熱化學(xué)方程式為:CH3OH(l)+ O2(g )═CO2(g )+2H2O(l)△H1=﹣726.52 kJ/mol,

故答案為:CH3OH(l)+ O2(g )═CO2(g )+2H2O(l)△H1=﹣726.52 kJ/mol;(3)①原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),反應(yīng)中甲醇發(fā)生氧化反應(yīng),甲醇蒸氣的電極應(yīng)為負(fù)極,甲醇失去電子,堿性條件下生成碳酸根離子與水,負(fù)極電極反應(yīng)式為:CH3 OH﹣6e+8OH═CO32+6H2O,

故答案為:負(fù);b;

②電解池中A連接電源負(fù)極,則A為陰極,B連接電源正極,B為陽極,陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),氫氧根離子放電生成氧氣與水,陽極電極反應(yīng)式為:;4 OH﹣4 e═O2↑+2H2O,

故答案為:陰極;4 OH﹣4 e═O2↑+2H2O;

③標(biāo)況下,3.36L 氧氣物質(zhì)的量為 =0.15mol,電解池總反應(yīng)為2H2O 2H2↑+O2↑,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒,生成氫氣、氧氣物質(zhì)的量為3×0.15mol=0.45mol,

故答案為:0.45mol.

(1)①“原子經(jīng)濟”是指在化學(xué)品合成過程中,所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中;

②由表數(shù)據(jù)可知,溫度升高,平衡常數(shù)減小,說明平衡逆向進行;

③按反應(yīng)Ⅰ充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,測得c(CH3OH)=0.8mol/L,其物質(zhì)的量為1.6mol,則:

CO (g)+

2H2 (g)

CH3OH (g)

起始(mol)

2

6

0

轉(zhuǎn)化(mol)

1.6

3.2

1.6

平衡(mol)

0.4

2.8

1.6

CO轉(zhuǎn)化率= ×100%;根據(jù)K= 計算平衡常數(shù),進而判斷溫度;

④可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時,同種物質(zhì)的正逆速率相等,各組分的濃度、含量保持不變,由此衍生的其它一些量不變,判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進行發(fā)生變化,該物理量由變化到不變化說明到達(dá)平衡;(2)1mol甲醇燃燒放出的熱量為363.26kJ× =726.52 kJ,注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式;(3)①原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),反應(yīng)中甲醇發(fā)生氧化反應(yīng),失去電子,堿性條件下生成碳酸根離子與水;

②電解池中A連接電源負(fù)極,則A為陰極,B連接電源正極,B為陽極,陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),氫氧根離子放電生成氧氣與水;

③電解池總反應(yīng)為2H2O 2H2↑+O2↑,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算氫氣、氧氣物質(zhì)的量.

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】下列說法不正確的是( 。
A.可以利用鋁熱反應(yīng)冶煉高熔點的金屬
B.現(xiàn)代石油化工,采作銀作催化劑可以實現(xiàn)一步完成乙烯轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙烷的過程,該反應(yīng)的原子利用率為100%
C.工業(yè)上制溴是向酸化的濃縮海水中直接通入氯氣置換出溴即可
D.煤直接液化可得液體燃料

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】乙烯是一種重要的化工原料,可由乙烷為原料制取,回答下列問題。

(1)傳統(tǒng)的熱裂解法和現(xiàn)代的氧化裂解法的熱化學(xué)方程式如下:

①C2H6(g)=C2H4(g) +H2(g) ΔH1=+136 kJ/mol

②C2H6(g)+ O2(g)= C2H4(g)+H2O(g) ΔH2=-110 kJ/mol

已知反應(yīng)相關(guān)的部分化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:

化學(xué)鍵

H-H(g)

H-O(g)

O=O(g)

鍵能( kJ/mol)

436

X

496

由此計算x=_________,通過比較△H1和△H2,說明和熱裂解法相比,氧化裂解法的優(yōu)點是_______________________________(任寫一點)。

(2)乙烷的氧化裂解反應(yīng)產(chǎn)物中除了C2H4外,還存在CH4、CO、CO2等副產(chǎn)物(副反應(yīng)均為放熱反應(yīng)),圖1為溫度對乙烷氧化裂解反應(yīng)性能的影響。乙烷的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而升高的原因是______,反應(yīng)的最佳溫度為____________(填選項序號)。

A.700℃ B.750℃ C.850℃ D.900℃

[乙烯選擇性=;乙烯收率=乙烷轉(zhuǎn)化率×乙烯選擇性]

(3)烴類氧化反應(yīng)中,氧氣含量低會導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)生積炭,堵塞反應(yīng)管。圖2為n(C2H6)/n(O2)的值對乙烷氧化裂解反應(yīng)性能的影響。判斷乙烷氧化裂解過程中n(C2H6)/n(O2)的最佳值是_______________,判斷的理由是__________________________________

(4)工業(yè)上,保持體系總壓恒定為100kPa的條件下進行該反應(yīng),通常在乙烷和氧氣的混合氣體中摻混惰性氣體(惰性氣體的體積分?jǐn)?shù)為70%),摻混惰性氣體的目的是___________________________。

反應(yīng)達(dá)平衡時,各組分的體積分?jǐn)?shù)如下表:

C2H6

O2

C2H4

H2O

其他物質(zhì)

2.4%

1.0%

12%

15%

69.6%

計算該溫度下的平衡常數(shù)Kp=_________(用平衡分壓代替平衡濃度,平衡分壓=總壓×體積分?jǐn)?shù))

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】碳元素是構(gòu)成細(xì)胞的最基本元素,對此最有說服力的解釋是

A. 碳在細(xì)胞的各種化合物中含量最多 B. 碳在自然界中含量最為豐富

C. 在細(xì)胞的各種化合物中都含有碳 D. 碳鏈構(gòu)成了有機物的基本骨架

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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.凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的,因為吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的

B.任何情況下,溫度都不可能對反應(yīng)的方向起決定性作用

C.焓變與熵變是判斷反應(yīng)方向的兩個主要因素

D.自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實現(xiàn)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】工業(yè)上電解NO制備NH4NO3其工作原理如圖所示(圖中電極均為石墨電極)。下列說法錯誤的是

A. a 極連接電源的負(fù)極

B. 陽極反應(yīng)為NO+5e-+6H+=NH4++H2O

C. 總反應(yīng)方程式為8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3

D. 為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3需補充物質(zhì)A,A NH3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】咖啡中的咖啡酸具有抗氧化、抗炎、抗粥樣硬化等多種有益作用。其球棍模型如圖所示,關(guān)于咖啡酸的下列說法正確的是

A. 分子式為C9H10O4

B. 分子中至少有9個碳原子共平面

C. 1 mol咖啡酸與足量NaHCO3反應(yīng)生1 mol CO2

D. 1 mol咖啡酸最多能夠與5 mol H2發(fā)生加成反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】【題目】工業(yè)上用重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)結(jié)晶后的母液(含少量雜質(zhì)Fe3+)生產(chǎn)重鉻酸鉀 (K2Cr2O7),其工藝流程及相關(guān)物質(zhì)溶解度曲線如下圖所示。

(1)Na2Cr2O7母液中加堿液調(diào)pH的目的是_____________________

(2)通過冷卻結(jié)晶析出大量K2Cr2O7的原因是________________________________。

(3)固體A的主要成分為__________填化學(xué)式),用熱水洗滌固體A,回收的洗滌液轉(zhuǎn)移到母液___________(填“I”“Ⅱ”或“Ⅲ”)既能提高產(chǎn)率又可使能耗降低。固體B的主要成分為___________________填化學(xué)式)。

(4)測定產(chǎn)品中K2Cr2O7含量的方法如下稱取產(chǎn)品試樣2.500 g 配成250 mL溶液,用移液管取出25.00 mL于碘量瓶中,加入10 mL 2 mol·L-l H2SO4溶液和足量KI溶液(鉻的還原產(chǎn)物為Cr3+),放置于暗處5 min,然后加入100 mL蒸餾水、3 mL 淀粉指示劑,0.1200 mol·L-l Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(已知I2+ 2S2O32-=2I-+S4O62-)。

酸性溶液中KI K2Cr2O7反應(yīng)的離子方程式為_____________________________。

若實驗中共用去Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00 mL,則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為__________%( 保留2 位小數(shù)設(shè)整個過程中其他雜質(zhì)不參與反應(yīng))。進一步提純產(chǎn)品的方法是___________________。

(5)+6Cr的毒性很高工業(yè)上用電解法來處理含Cr2O72-的廢水。下圖為電解裝置示意圖電極材料分別為鐵和石墨。通電后,Cr2O72-b極附近轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>Cr3+,一段時間后Cr3+最終可在a 極附近變成Cr(OH)3沉淀而被除去。

在以上處理過程中,Cr2O72-轉(zhuǎn)化為毒性較低的Cr3+的離子方程式為________________________。

②a電極的電極反應(yīng)式是是____________________;電解一段時間后在陰極區(qū)有Fe(OH)3Gr(OH)3沉淀生成,若電解后的溶液中c(Cr3+)3×10-5mol·L-1,則溶液中c(Fe3+)____________ mol·L-1已知:Ksp=[Fe(OH)3]=4.0×10-38,K[Cr(OH)3]=6.0×10-31。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】鈉、鉀與水反應(yīng)的實驗如下圖所示:

(1)鈉、鉀與水反應(yīng)兩個實驗現(xiàn)象的相同點:

①金屬________水面上;

②金屬________成閃亮的小球;

③小球四處游動;

④產(chǎn)生嘶嘶的聲音;

⑤反應(yīng)后的溶液使酚酞________

(2)_______與水反應(yīng)有輕微的爆鳴聲,并很快燃燒起來。

(3)實驗結(jié)論:________更易與水反應(yīng),且反應(yīng)更_____________________________________。

(4)鉀與水反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________________________________

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