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10.甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,请回答下列问题:
(1)一定温度下,在一恒容的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是C(填序号).
A.每消耗1mol CO的同时生成2molH2
B.混合气体总物质的量不变
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示.B、C两点的平衡常数K(B)>K(C)(填“>”、“=”或“<”).
③某温度下,将2.0mol CO和6.0molH2充入2L的密闭容器中,达到平衡时测得c(CO)=0.25mol/L,CO的转化率=75%,此温度下的平衡常数K=1.3(保留二位有效数字).
(2)常温下,将V mL、0.20mol/L氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.20mol/L甲酸溶液中,充分反应,溶液pH=7,此时V<20.00(填“>”、“=”或“<”);当氢氧化钠溶液与甲酸溶液恰好完全反应时,溶液中所含离子浓度由大到小排列顺序c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+
(3)温度650℃的熔融盐燃料电池,用(CO、H2)作反应物,空气与CO2的混合气体为正极反应物,镍作电极,用Li2CO3和Na2CO3混合物作电解质.该电池的正极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-

分析 (1)①达到化学平衡时,正逆反应速率相等,各个组分的浓度不随着时间的变化而变化,根据化学平衡的特征,由此衍生出的一系列物理量都不变,据此来判断;
②化学反应的平衡常数随着温度的变化而变化;
③根据化学反应三行式来依据转化率=转化量÷起始量和平衡常数K=$\frac{c(CH{\;}_{3}OH)}{c(CO)•c(H{\;}_{2})^{3}}$计算;
(2)溶液的酸碱性是根据溶液中H+浓度与OH-浓度的相对大小判断的,只要溶液中c(H+)=c(OH-),溶液就呈中性,HCOOH是弱电解质,电离程度不大,NaOH是强电解质,完全电离,反应生成的甲酸钠是强碱弱酸盐水解呈碱性,需溶液呈中性,需少加碱;当氢氧化钠溶液与甲酸溶液恰好完全反应时,溶液显碱性,甲酸根离子水解浓度减小;
(3)正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子而发生还原反应;

解答 解:(1)①A.每消耗1molCO的同时生成2molH2,能证明正逆反应速率是相等的,故A错误;
B、该反应是一个前后气体系数和变化的反应,当混合气体总物质的量不变,达到额化学平衡状态,故B错误;
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等,不能证明正逆反应速率是相等的,此时不一定达到化学平衡,故C正确
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化,是化学平衡状态的特征,故D错误.
故选C;
②根据图中CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系,当温度升该时,一氧化碳的转化率逐渐减小,所以化学平衡向左移动,所以平衡常数减小,又C点温度比B高,所以K(B)>K(C),
故答案为:>;
③将2.0mol CO和6.0mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.25mol/L,则
        CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)
初始浓度:1.0    3.0        0
变化浓度:0.75    1.5       0.75
平衡浓度:0.25    1.5       0.75
CO的转化率=$\frac{0.75}{1}$×100%=75%,此温度下的化学平衡常数K=$\frac{c(CH{\;}_{3}OH)}{c(CO)•c(H{\;}_{2})^{3}}$=$\frac{0.75}{0.25×1.{5}^{2}}$≈1.3,
故答案为:75%;1.3;
(2)CH3COOH是弱电解质,电离程度不大,NaOH是强电解质,完全电离,反应生成的甲酸钠是强碱弱酸盐,水解呈碱性,需溶液呈中性pH=7,需少加碱,所以常温下,将V mL、0.20mol•L-1氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.20mol•L-1甲酸溶液中,充分反应,V<20.00mL溶液呈中性pH=7,c(H+)=c(OH-);当氢氧化钠溶液与甲酸溶液恰好完全反应时,溶液显碱性,甲酸根离子水解浓度减小,溶液中离子浓度大小关系为:c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+);
故答案为:<;c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+);
(3)正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子而发生还原反应,电极反应式为:O2+4e-+2CO2=2CO32-
故答案为:O2+4e-+2CO2=2CO32-

点评 本题考查了化学平衡状态的判断、化学平衡移动以及化学平衡常数、离子浓度大小比较、电极方程式的书写等,题目涉及的知识点较多,侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.下列各表述与示意图不一致的是(  )
A.图②中曲线表示反应2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g);△H<0 正、逆反应的平衡常数K随温度的变化
B.图①表示25℃时,用0.1mol•L-1盐酸滴定20mL 0.1mol•L-1NaOH溶液,溶液的pH随加入酸体积的变化
C.图③表示10mL 0.01mol•L-1 KMnO4 酸性溶液与过量的0.1mol•L-1 H2C2O4溶液混合时,n(Mn2+) 随时间的变化
D.图④中a、b曲线分别表示反应CH2=CH2(g)+H2(g)→CH3CH3(g);△H<0使用和未使用催化剂时,反应过程中的能量变化

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.将等物质的量的A、B混合于2L密闭容器中发生如下反应:3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),经5分钟后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率是0.1mol/(L.min).求:
(1)此时A的浓度为0.75mol/L,反应开始前容器中B的物质的量为3mol.
(2)B的平均反应速率为0.05mol/(L•min).
(3)x=2.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.在一定条件下,N2和H2完全反应生成1molNH3放热46.0kJ热量.写出氨分解为氢气和氮气的热化学方程式2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)△H=+92KJ/mol.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

5.下列关于热化学反应的描述中正确的是(  )
A.CO (g)的燃烧热是283.0kJ/mol,则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的△H=+2×283.0kJ/mol[
B.HCl和NaOH反应的中和热△H=-57.3kJ/mol,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热△H=2×(-57.3)kJ/mol
C.用等体积的0.50mol•L-1盐酸、0.55mol•L-1NaOH溶液进行中和热测定的实验,会使测得的值偏大
D.1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.通过煤的气化和液化,使碳及其化合物得以广泛应用.
I.工业上先用煤转化为CO,再利用CO和水蒸气反应制H2时,存在以下平衡:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)
(1)向1L恒容密闭容器中充入CO和H2O(g),800℃时测得部分数据如下表.
t/min01234
n(H2O)/mol0.6000.5200.4500.3500.350
n(CO)/mol0.4000.3200.2500.1500.150
则该温度下反应的平衡常数K=1.2.(保留2位有效数字)
(2)相同条件下,向2L恒容密闭容器中充入1molCO、1mol H2O(g)、2molCO2、2mo1H2,此时v (正)< v (逆)(填“>”“=”或“<”).
Ⅱ.已知CO(g)、H2(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为283kJ•mol-1、286kJ•mol-1、726kJ•mol-1'.
(3)利用CO、H2合成液态甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-129kJ•mol-1
(4)依据化学反应原理,分析增加压强对制备甲醇反应的影响增加压强使反应速率加快,同时平衡右移,CH3OH产率增大.
Ⅲ.为摆脱对石油的过度依赖,科研人员将煤液化制备汽油,并设计了汽油燃料电池,电池工作原理如右图所示:一个电极通入氧气,另一电极通入汽油蒸气,电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-
(5)以辛烷(C8H18)代表汽油,写出该电池工作时的负极反应方程式C8H18-50e-+25O2-=8CO2+9H2O.
(6)已知一个电子的电量是1.602×10-19C,用该电池电解饱和食盐水,当电路中通过1.929×105C的电量时,生成NaOH80g.
Ⅳ.煤燃烧产生的CO2是造成温室效应的主要气体之一.
(7)将CO2转化成有机物可有效地实现碳循环.如:
a.6CO2+6H2O$\stackrel{光照、叶绿素}{→}$ C6H12O6+6O2       
b.2CO2+6H2$→_{△}^{催化剂}$C2H5OH+3H2O
c.CO2+CH4$→_{△}^{催化剂}$CH3COOH         
d.2CO2+6H2$→_{△}^{催化剂}$CH2=CH2+4H2O
以上反应中,最节能的是a,反应b中理论上原子利用率为46%.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)═M(g)+N(g),所得实验数据如下表:
实验
编号
温度/℃起始时物质的量/mol平衡时物质的量/mol
n(X)n(Y)n(M)
7000.400.100.090
8000.100.400.080
8000.200.30a
请计算:
(1)实验①中,若5min时测得n(M)=0.050mol,则0至5min时间内,用N表示的平均反应速率υ(N);
(2)实验②中,该反应的平衡常数K;
(3)实验③中,达到平衡时,X的转化率.

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19.用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述中正确的是(  )
A.标准状况下,2.24L煤油(假定化学式为C8H18)中含有0.8NA个碳原子
B.常温常压下,O2和O3的混合物16g中含有NA个氧原子
C.25℃时,1L 0.1mol•L-1的氢氧化钠溶液中含有NA个OH-
D.0.5mol CH4中含有0.5NA个电子

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.在一定条件下,xA+yB?zC,达到平衡,试填写下列空白:
(1)已知C是气体,且x+y=z,加压时平衡如果发生移动,则平衡必向逆反应方向移动.
(2)若B、C是气体,其他条件不变时增加A的用量,平衡不移动,则A的状态为固体或纯液体.

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