如圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分,試運用所學(xué)知識,解決下列問題:

I.已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡表常數(shù)達式為:K=
c(H2)?c(CO)
c(H2O)
,它所對應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為
 

Ⅱ.二甲醚(CH3OCH3)在未來可能替代柴油和液化氣作為潔凈液體燃料使用,工業(yè)上以CO和H2為原料生產(chǎn)
CH3OCH3.工業(yè)制備二甲醚在催化反應(yīng)室中(壓力2.0~10.0Mpa,溫度230~280℃)進行下列反應(yīng):
①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-90.7kJ?mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ?mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJ?mol-1
(1)催化反應(yīng)室中總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為
 
.830℃時反應(yīng)③的K=1.0,則在催化反應(yīng)室中反應(yīng)③的K
 
1.0(填“>”、“<”或“=”).
(2)在某溫度下,若反應(yīng)①的起始濃度分別為:c(CO)=1mol/L,c(H2)=2.4mol/L,5min后達到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率為50%,則5min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為
 
;若反應(yīng)物的起始濃度分別為:c(CO)=4mol/L,c(H2)=a mol/L;達到平衡后,c(CH3OH)=2mol/L,a=
 
mol/L.
(3)反應(yīng)②在t℃時的平衡常數(shù)為400,此溫度下,在0.5L的密閉容器中加入一定的甲醇,反應(yīng)到某時刻測得各組分的物質(zhì)的量濃度如下:
物質(zhì) CH3OH CH3OCH3 H2O
c(mol/L) 0.8 1.24 1.24
①此時刻v
 
v(填“大于”“小于”或“等于”).
②平衡時二甲醚的物質(zhì)的量濃度是
 

(4)以二甲醚、空氣、KOH溶液為原料,以石墨為電極可直接構(gòu)成燃料電池,則該電池的負極反應(yīng)式為
 
;若以1.12L/min(標準狀況)的速率向電池中通入二甲醚,用該電池電解500mL 2mol/L CuSO4溶液,通電0.50min后,計算理論上可析出金屬銅的質(zhì)量為
 
考點:熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡的計算
專題:化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題
分析:I.根據(jù)平衡常數(shù)表達式可寫成化學(xué)方程式;
Ⅱ.(1)運用蓋斯定律按照目標方程式將已知的熱化學(xué)方程式變形運算得到所要求得目標反應(yīng)的熱化學(xué)方程式;反應(yīng)③為放熱反應(yīng)降低溫度平衡正向移動K值增大;
(2)列三段表示出反應(yīng)達到平衡過程中各物質(zhì)的濃度,運用反應(yīng)速率表達式求出5min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率,應(yīng)用K求出a值;
(3)①比較Qc與K的關(guān)系,若Qc>K平衡左移,若Qc<K平衡向右移若Qc=K達到平衡狀態(tài);
     ②列三段表示出平衡時各物質(zhì)的濃度,利用平衡常數(shù)表達式求解;
(4)先寫出燃料電池的總反應(yīng)式,再寫出正極的電極反應(yīng)式,做差得負極電極反應(yīng)式,根據(jù)每個電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同求出析出銅的質(zhì)量.
解答: 解:Ⅰ.因為K=
c(H2)?c(CO)
c(H2O)
所以該反應(yīng)的方程式為:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g),注意C為固態(tài),不列入平衡常數(shù)表達式,
故答案為:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g);
Ⅱ.(1)①CO(g)+2H2(g)=?CH3OH(g)△H1=-90.7kJ?mol-1  
       ②2CH3OH(g)=?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ?mol-1
       ③CO(g)+H2O(g)=?CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJ?mol-1
  依據(jù)蓋斯定律將方程式變形①×2+②+③得 3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g),△H=△H1×2+△H2+△H3=-246.1kJ?mol-1
反應(yīng)③為放熱反應(yīng)降低溫度平衡正向移動K值增大,830℃時反應(yīng)③的K=1.0,催化反應(yīng)室中溫度為230~280℃,所以K值增大,K>1.0;
故答案為:3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-246.1kJ?mol-1;K>1.0;
(2)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
  起始濃度( mol/L)    1      2.4         0
 轉(zhuǎn)化濃度( mol/L)     0.5      1         0.5
 平衡濃度( mol/L)     0.5     1.4      0.5
△C(CO)=1×0.5=0.5
V(CO)=△C(CO)÷t=0.5mol/L÷5min=0.1mol/(L?min);
K=
[CH3OH]
[CO][H2]2
=
0.5
0.5×1.4×1.4
=
1
1.4×1.4

                    CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
 起始濃度( mol/L)   4      a          0
轉(zhuǎn)化濃度( mol/L)    2       4         2
平衡濃度( mol/L)   2       a-4        2
因為溫度相同所以改變初始濃度后平衡常數(shù)不變K=
2
2×(a-4)2
=
1
1.4×1.4
  a=5.4mol/L;
故答案為:5min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min); a=5.4mol/L;
(3)Qc=
C(CH3OCH3)C(H2O)
C(CH3OH)2
=
1.24×1.24
0.8×0.8
=2.4  
K=400 
Qc<K  
平衡向正方向反應(yīng)V正>V逆;
故答案為:大于;
設(shè)生成的CH3OCH3 的濃度 x
                        2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)
 起始濃度( mol/L)      0.8         1.24           1.24  
 轉(zhuǎn)化濃度( mol/L)       2x            x            x
平衡濃度( mol/L)     0.8-2x        1.24+x       1.24+x
K=
(1.24+x)(1.24+x)
(0.8-2x)(0.8-2x)
=400         
x=0.36      
c(CH3OCH3(g))=1.24+0.36=1.6
故答案為:CH3OCH3濃度為1.6 mol/L;
(4)二甲醚、空氣、KOH溶液為原料總電池反應(yīng)方程式為為:CH3OCH3+3O2+4OH-=2CO32-+5H2O  ①
正極電極反應(yīng)式為:3O2+6H2O+2e-=12e-  ②
①-②得:CH3OCH3-12e-+16OH -=2CO32-+11H2
故答案為:CH3OCH3-12e-+16OH -=2CO32-+11H2O;  
n(CH3OCH3)=1.12L/min×0.5min÷22.4L/mol=0.025mol  
n(Cu2+)=0.5L×2mol/L=1mol
CH3OCH3~e-                          Cu2+~2e-~Cu 
   1   12                           2        64 
0.025    0.3                      0.3        9.6
故答案為:理論上可以析出9.6g銅.
點評:本題考查了蓋斯定律求反應(yīng)熱、化學(xué)平衡常數(shù)表達式及其應(yīng)用、燃料電池、電解池計算,難度中等.
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:

下列實驗?zāi)苓_到實驗?zāi)康氖牵ā 。?/div>
A、
驗證化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
B、
探究溫度對平衡移動的影響
C、
驗證鐵發(fā)生析氫腐蝕
D、
用MnO2與H2O2制取Cl2

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

如圖所涉及的物質(zhì)均為中學(xué)化學(xué)中的常見物質(zhì),其中C為黃綠色氣體,A為金屬單質(zhì),D在C中燃燒發(fā)出蒼白色火焰,生成J,B是J的水溶液,
H是紅褐色沉淀.它們存在如圖轉(zhuǎn)化關(guān)系,反應(yīng)中部分物質(zhì)已略去.
(1)寫出有關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式:
C
 
,E
 
,F(xiàn)
 
,H
 

(2)寫出A+B→D+E的離子方程式
 

(3)寫出G→H的化學(xué)方程式
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

O和Na形成的一種只含有離子鍵的離子化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖,距一個陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點構(gòu)成的幾何體為
 
.已知該晶胞的密度為ρ g/cm3,阿伏加德羅常數(shù)為NA,求晶胞邊長a=
 
cm.(用含ρ、NA的計算式表示)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

一定溫度,向容積為2L的密閉容器中通入1molN2和3molH2,N2和H2發(fā)生反應(yīng),3min末容器內(nèi)壓強是起始時壓強的0.9倍,求氫氣的轉(zhuǎn)化率.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

在下列事實中,什么因素影響了化學(xué)反應(yīng)的速率?
(1)黃鐵礦煅燒時要粉碎成細小顆粒
 
;
(2)夏天的食品變霉,在冬天不易發(fā)生該現(xiàn)象
 

(3)同濃度同體積的鹽酸中放入同樣大小的鋅粒和鎂塊,產(chǎn)生氣體有快有慢
 
;
(4)同樣大小的石灰石分別在0.1mol?L-1的鹽酸和1mol?L-1的鹽酸中反應(yīng)速度不同
 
;
(5)熔化的KClO3放出氣泡很慢,撒入MnO2少量很快產(chǎn)生氣體
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

物質(zhì)A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K有下圖轉(zhuǎn)化關(guān)系,其中氣體D、E為單質(zhì),試回答(圖中有些反應(yīng)的產(chǎn)物和反應(yīng)的條件沒有全部標出):

(1)寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式:
E是
 
,G是
 
;
(2)寫出“C→F”反應(yīng)的離子方程式
 
;
(3)寫出反應(yīng)“F→G“的化學(xué)方程式
 

(4)寫出反應(yīng)“I→J”的離子方程式
 
;
(5)在溶液I中滴入NaOH溶液,可觀察到的現(xiàn)象是
 
;
(6)用J的飽和溶液制備膠體的化學(xué)方程式
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

熱值指在一定條件下每克物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量,如表是幾種物質(zhì)在常溫常壓下的熱值數(shù)據(jù).
物質(zhì) H2 CO CH4
熱值/kJ?g-1 143 10 56
(1)根據(jù)以上熱值數(shù)據(jù),最理想的燃料是
 
.理由是
 

(2)根據(jù)以上熱值數(shù)據(jù),寫出在該狀態(tài)下甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列離子方程式中,錯誤的是( �。�
A、氫氧化銅與鹽酸反應(yīng):H++OH-═H2O
B、金屬鈉與水反應(yīng):2Na+2H2O═2Na++2OH-+H2
C、鹽酸與硝酸銀溶液反應(yīng):Ag++Cl-═AgCl↓
D、碳酸鈣溶于稀鹽酸:CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案
閸忥拷 闂傦拷