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10.二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排,高效利用能源,能够减少二氧化碳的排放.
(1)有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:
已知:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ•mol-1
CH3OH(g)═CH3OH(l)△H=-b kJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-c kJ•mol-1
H2O(g)═H2O(l)△H=-d kJ•mol-1
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为:CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-($\frac{3c}{2}$+2d-a-b)kJ•mol-1
(2)在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中,通入2molCO2和3mol H2,发生的反应为:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),△H=-a kJ•mol-1(a>0),测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图1所示.
①能说明该反应已达平衡状态的是AB.(选填编号)
A.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗1.2mol H2,同时生成0.4molH2O
D.该体系中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1,且保持不变
②计算该温度下此反应的平衡常数K=0.20.(保留两位有效数字).若改变条件C(填选项),可使K=1.
A.增大压强   B.增大反应物浓度   C.降低温度   D.升高温度   E.加入催化剂
(3)某甲醇燃料电池原理如图2所示.

①M区发生反应的电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
②用上述电池做电源,用图3装置电解饱和食盐水(电极均为惰性电极),则该电解的总反应离子方程式为:2Cl-+2H2O=H2↑+Cl2↑+2OH-.假设溶液体积为300mL,当溶液的pH值变为13时(在常温下测定),理论上消耗甲醇的质量为0.16g(忽略溶液体积变化).

分析 (1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式;
(2)①化学反应达到化学平衡状态时,正逆反应速率相等,且不等于0,各物质的浓度不再发生变化,由此衍生的一些物理量不发生变化,以此进行判断;
②根据图象数据结合平衡常数K的计算公式进行计算,根据K仅与温度有关及反应为放热来判断改变条件;
(3)①首先根据氢离子的移动方向来确定正负极,然后根据原电池原理书写电极反应式;
②整个电路中转移电子的数目相等,可以根据电子转移的数目相同来列出已知物质和未知物质之间关系式,然后通过关系来求解.

解答 解:(1)①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ•mol-1
②CH3OH(g)═CH3OH(l)△H=-b kJ•mol-1
③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-c kJ•mol-1
④H2O(g)═H2O(l)△H=-d kJ•mol-1
依据盖斯定律③×$\frac{3}{2}$+④×2-①-②,得到CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为:CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-($\frac{3c}{2}$+2d-a-b)kJ•mol-1
故答案为:CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-($\frac{3c}{2}$+2d-a-b)kJ•mol-1
(2)①A.CO2的体积分数在混合气体中保持不变,则能说明达到平衡状态,故A正确;
B.总质量一定,反应前后气体物质的量发生变化,混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化能说明达到平衡状态,故B正确;
C.单位时间内每消耗1.2mol H2,同时生成0.4molH2O,不能体现正逆反应,故不能说明达到平衡状态,故C错误;
D.H2O与CH3OH都是产物,并且按照1:1的比例生成,所以H2O与CH3OH的物质的量浓度之比一直为1:1,不能说明达到平衡状态,故D错误;
故答案为:AB;
②由图象数据  CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)得
  开始浓度:1       1.5         0        0
转化浓度:0.25      0.75       0.25     0.25
平衡浓度:0.75     0.75        0.25     0.25
所以K=$\frac{0.25×0.25}{0.75×0.7{5}^{3}}$=0.20,则要使K=1,又反应放热所以降低温度使平衡向正反应方向移动,
故答案为:0.20;C;
(3)①M区是质子流出的一极,应是原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
故答案为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
②用惰性电极,电解饱和食盐水总的电极反应式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-
pH值变为13时,pOH=1,c(OH-)=0.1mol/L,n(OH-)=0.1mol/L×0.3L=0.03mol,由方程式CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-可知
    CH3OH~6e-~6OH-
     32g   6mol
m(CH3OH) 0.03mol
则m(CH3OH)=32g×0.03mol÷6mol=0.16g,
故答案为:2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-;0.16g.

点评 本题考查了化学平衡的有关知识,电极反应式的书写等,综合性强,但难度不大.

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(1)仪器a的名称为球形干燥管,其中加的试剂为碱石灰.
(2)实验时先点燃C中的酒精灯,当催化剂Cr2O3由暗绿色变为微红时通入空气,3min后移去酒精灯,Cr2O3能保持红热状态的原因是该反应放热.
(3)装置D的作用是除去氨气和水蒸气;装置G的作用是吸收尾气.
(4)反应开始后,在装置E中看到的现象是气体变为红棕色.
(5)实验结束后,取F中溶液加入铜片,参加反应的硝酸中,被还原与未被还原的硝酸的物质的量之比:1:3;
(6)为测定所制硝酸的浓度,反应结束后取20mL 装置F中的液体,加水稀释至1000mL后,取出20mL加入锥形瓶中,滴加指示剂,然后用0.100mol/L的NaOH溶液滴定,用去25mL的NaOH溶液,则反应制得的硝酸的浓度为6.25 mol/L.若该溶液的密度为1.35g•cm-3,则溶液的质量分数为29.2%.

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1.铜族元素中铜是一种紫红色的金属,被称作“电气工业的主角”,铜主要从黄铜矿提炼,简单流程如下:
(1)焙烧时发生反应2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2↑,该反应的氧化剂是CuFeS2、O2,若2mol的CuFeS2参与反应,氧化剂所得电子的物质的量为6mol.
(2)若将获得粗铜进行电解精炼可得精铜,则阴极材料精铜(填名称),将含有0.4mol Cu(NO32和0.4mol KCl的水溶液2L,用惰性电极电解一段时间后,在一个电极上析出0.3mol Cu,此时电解液的pH=1(假设溶液体积保持不变).
(3)某温度下已知某密闭容器中存在如下平衡2Cu+(aq)?Cu2+(aq)+Cu(s),写出反应的平衡常数的表达式K=$\frac{c(C{u}^{2+})}{c(C{u}^{+})^{2}}$,对于该平衡,下列说法正确的是D
A.反应到达平衡后,化学平衡常数不在改变
B.上述反应是前后系数和不变的反应,加水稀释相同的倍数时平衡不移动
C.向平衡体系中增加铜的量,平衡将向左移动
D.若增大平衡体系的压强,则平衡状态不受影响
(4)若已知H2A的电离为:H2A=H++HA-,HA-?H++A2-,则NaHA溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-).

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18.体积恒定的密闭容器中,一定量的SO2与1.100mol O2在催化剂作用下加热到600℃发生反应:2SO2(g)+O2(g)$?_{加热}^{催化剂}$2SO3(g).当气体总物质的量减少0.2mol时反应达到平衡,在相同的温度下测得气体压强为反应前的87.5%.下列有关叙述正确的是(  )
A.若不改变其它条件而换用一种更高效的催化剂,则反应达限度的时间会增长
B.达平衡后向容器中只充入O2不能提高反应速率
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

5.分子式为C2H6O的化合物M具有如下性质:
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(1)根据上述信息,对该化合物可作出的判断是AC.
A.一定含有-OH             B.一定含有-COOH
C.M为乙醇                  D.M为乙酸
(2)化合物M和CH3COOH反应生成的有香味的产物的名称为乙酸乙酯.
(3)写出反应的化学反应方程式
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.能正确表示下列反应的离子反应方程式为(  )
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19.nLMgCl2溶液和nLNaCl溶液混合后(忽略体积变化),Cl-的物质的量浓度为3mol/L,则原MgCl2溶液和NaCl溶液的物质的量浓度不可能为(  )
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