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在海底和青藏高原都发现了名为“可燃冰”的环保型新能源,主要成分是CH4,CH4在光照下可与Cl2反应,也可以用CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇等新型燃料.
(1)CH4可与Cl2反应,其反应机理如下:
(2)Cl2→2Cl2△H=+243kJ?mol-1



则CH4与Cl2反应生成CH3Cl(g)的热化学方程式为:
(2)在一定条件下,发生反应:CH4(g)+H2O(g)ClO(g)+3H2(g)△H>0.
在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将______(填“增大”、“减小”或“不变”).若在2L密闭容器中发生反应,T℃时,通入2mol CH4(g)和2mol H2O(g),反应达平衡后,生成l mol CO,此时向容器中同时加入1mol CO和3molH2的混合气体(保持温度不变),则平衡将______(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动,达到新平衡后平衡常数______
(3)CH4(g)和H2O(g)生成的CO和H2在一定条件下可发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-90.1kJ?mol-1,恒容条件下达平衡,下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO)增大的有______.(选填序号).
a.再充入1mol H2  b.使用健化剂  c.再充入2mol CO  d.升高温度
(4)CH4可用于设计燃料电池,甲烷燃料电池的工作原理如下图所示:
     
 则正极的电极反应式为:______;
反应一段时间后溶液的pH______(填“升高”、“降低”或“不变”).
【答案】分析:(1)据盖斯定律反应CH4(g)+Cl2(g)=CH3Cl(g)+HCl(g)可看成反应②+③得到;
(2)根温度对正逆反应速率的影响一致,升高反应速率增大,降低温度反应速率减小;根据等效平衡判断化学平衡的移动;
(3)为使甲醇与一氧化碳的物质的量比值增大,应使平衡向正反应方向移动,或增加甲醇的物质的量;根据平衡常数只与温度有关,与物质的起始浓度无关,利用平衡三部曲求出 T℃时,通入2mol CH4(g)和2mol H2O(g),反应达平衡后时,各物质的平衡浓度代入表达式来求解;
(4)根据氧气得到电子化合价升高来书写;根据总反应式判断溶液的PH变化;
解答:解:(1)根据盖斯定律反应CH4(g)+Cl2(g)=CH3Cl(g)+HCl(g)可看成反应②+③得到,则△H=△H②+△H③;
所以CH4与Cl2反应生成CH3Cl(g)的热化学方程式为:CH4(g)+Cl2(g)→CH3Cl(g)+HCl(g)△H=-102 kJ?mol-1,故答案为:CH4(g)+Cl2(g)→CH3Cl(g)+HCl(g)△H=-102 kJ?mol-1
(2)因温度对正逆反应速率的影响一致,降低温度反应速率减小,故答案为:减小;
根据等效平衡可知压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,即向逆反应方向移动,T℃时,通入2mol CH4(g)和2mol H2O(g),反应达平衡后时,有
               CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
起始(mol/L)    1       1               0      0
反应(mol/L)   0.5     0.5             0.5     1.5
平衡(mol/L)   0.5     0.5             0.5     1.5
所以平衡常数K==6.75,
平衡常数只与温度有关,与物质的起始浓度无关,所以此时向容器中同时加入1mol CO和3molH2的混合气体(保持温度不变),达到新平衡后平衡常数仍然为6.75,故答案为:向逆反应方向;不变;
(3)a、再充入1mol H2,平衡向正反应方向移动,n(CH3OH)/n(CO)增大,故a正确;
b、使用催化剂,化学反应加快,但平衡不移动,n(CH3OH)/n(CO)不变,故b错误;
c、再充入2molCO,平衡虽然向正反应方向移动,n(CH3OH)、n(CO)的物质的量增大,但n(CO)增加得更多,二者比值减少,故c错误;
d、升高温度,平衡向逆反应方向移动,n(CH3OH)/n(CO)减小,故d错误;
故选:a;
(4)氧气得到电子,电极反应为:O2+4e-+2H2O=4OH-,该电池的反应式为2O2+CH4+2OH-═CO32-+3H2O,消耗了溶液中的氢氧根离子,且有溶剂水生成,导致溶液中氢氧根离子的浓度降低,故答案为:O2+4e-+2H2O=4OH-;降低;
点评:本题主要考查了盖斯定律、化学平衡常数、化学平衡移动、电极反应式的书写,难度不大,注意基础知识的积累.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2011?唐山模拟)在海底和青藏高原都发现了名为“可燃冰”的环保型新能源,主要成分是CH4,CH4在光照下可与Cl2反应,也可以用CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇等新型燃料.
(1)CH4可与Cl2反应,其反应机理如下:
(2)Cl2→2Cl2△H=+243kJ?mol-1
Cl2→2Cl    △H=+243KJ? mol-1
Cl+CH4→CH3+HCl   △H=+4KJ?mol-1
CH3+Cl2→CH3Cl+Cl    △H=-106KJ?mol-1
则CH4与Cl2反应生成CH3Cl(g)的热化学方程式为:
(2)在一定条件下,发生反应:CH4(g)+H2O(g)ClO(g)+3H2(g)△H>0.
在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”).若在2L密闭容器中发生反应,T℃时,通入2mol CH4(g)和2mol H2O(g),反应达平衡后,生成l mol CO,此时向容器中同时加入1mol CO和3molH2的混合气体(保持温度不变),则平衡将
向逆反应方向
向逆反应方向
(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动,达到新平衡后平衡常数
不变
不变

(3)CH4(g)和H2O(g)生成的CO和H2在一定条件下可发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-90.1kJ?mol-1,恒容条件下达平衡,下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO)增大的有
a
a
.(选填序号).
a.再充入1mol H2  b.使用健化剂  c.再充入2mol CO  d.升高温度
(4)CH4可用于设计燃料电池,甲烷燃料电池的工作原理如下图所示:
     
 则正极的电极反应式为:
O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+4e-+2H2O=4OH-

反应一段时间后溶液的pH
降低
降低
(填“升高”、“降低”或“不变”).

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科目:高中化学 来源: 题型:

(14分)在海底和青藏高原都发现了名为“可燃冰”的环保型新能源,主要成分是CH4,CH4在光照下可与Cl2反应,也可以用CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇等新型燃料。

(1)CH4可与Cl2反应,其反应机理如下:

(2)Cl2→2Cl2 △H=+243 kJ·mol-1

则CH4与Cl2反应生成CH3Cl(g)的热化学方程式为:________

(2)在一定条件下,发生反应:CH4(g)+H2O(g)ClO(g)+3H2(g)△H>0。

在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。若在2L密闭容器中发生反应,T℃时,通入2mol CH4(g)和2 mol H2O(g),反应达平衡后,生成l mol CO,此时向容器中同时加入1mol CO和3 molH2的混合气体(保持温度不变),则平衡将  _______(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动,达到新平衡后平衡常数_______

(3)CH4(g)和H2O(g)生成的CO和H2在一定条件下可发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=—90.1kJ·mol-1,恒容条件下达平衡,下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO)增大的有________(选填序号)。

a.再充入1mol H2  b.使用健化剂  c.再充入2 mol CO  d.升高温度

(4)CH4可用于设计燃料电池,甲烷燃料电池的工作原理如下图所示:则正极的电极反应式为________;反应一段时间后溶液的pH________(填“升高”、“降低”

或“不变”)。

 

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科目:高中化学 来源:2012届河北省唐山市高三上学期摸底考试理科综合化学试卷 题型:填空题

(14分)在海底和青藏高原都发现了名为“可燃冰”的环保型新能源,主要成分是CH4,CH4在光照下可与Cl2反应,也可以用CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇等新型燃料。
(1)CH4可与Cl2反应,其反应机理如下:

(2)Cl2→2Cl2 △H=" +243" kJ·mol-1
则CH4与Cl2反应生成CH3Cl(g)的热化学方程式为:________
(2)在一定条件下,发生反应:CH4(g)+H2O(g)ClO(g)+3H2(g)△H>0。
在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。若在2L密闭容器中发生反应,T℃时,通入2 mol CH4(g)和2 mol H2O(g),反应达平衡后,生成l mol CO,此时向容器中同时加入1mol CO和3 molH2的混合气体(保持温度不变),则平衡将 _______(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动,达到新平衡后平衡常数_______
(3)CH4(g)和H2O(g)生成的CO和H2在一定条件下可发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=—90.1kJ·mol-1,恒容条件下达平衡,下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO)增大的有________(选填序号)。
a.再充入1 mol H2  b.使用健化剂  c.再充入2 mol CO  d.升高温度
(4)CH4可用于设计燃料电池,甲烷燃料电池的工作原理如下图所示:则正极的电极反应式为________;反应一段时间后溶液的pH________(填“升高”、“降低”
或“不变”)。

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科目:高中化学 来源:2011-2012学年河北省唐山市高三上学期摸底考试理科综合化学试卷 题型:填空题

(14分)在海底和青藏高原都发现了名为“可燃冰”的环保型新能源,主要成分是CH4,CH4在光照下可与Cl2反应,也可以用CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇等新型燃料。

(1)CH4可与Cl2反应,其反应机理如下:

(2)Cl2→2Cl2 △H= +243 kJ·mol-1

则CH4与Cl2反应生成CH3Cl(g)的热化学方程式为:________

(2)在一定条件下,发生反应:CH4(g)+H2O(g)ClO(g)+3H2(g)△H>0。

在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。若在2L密闭容器中发生反应,T℃时,通入2 mol CH4(g)和2 mol H2O(g),反应达平衡后,生成l mol CO,此时向容器中同时加入1mol CO和3 molH2的混合气体(保持温度不变),则平衡将  _______(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动,达到新平衡后平衡常数_______

(3)CH4(g)和H2O(g)生成的CO和H2在一定条件下可发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=—90.1kJ·mol-1,恒容条件下达平衡,下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO)增大的有________(选填序号)。

a.再充入1 mol H2  b.使用健化剂  c.再充入2 mol CO  d.升高温度

(4)CH4可用于设计燃料电池,甲烷燃料电池的工作原理如下图所示:则正极的电极反应式为________;反应一段时间后溶液的pH________(填“升高”、“降低”

或“不变”)。

 

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