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4.能源问题是人类社会面临的重大课题.甲醇是未来重要的绿色能源之一.
(1)已知:在25℃、101kPa下,1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.7kJ.请写出甲醇燃烧的热化学方程式CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.4kJ/mol.
(2)由CO2和H2合成甲醇的化学方程式为:
CO2(g)+3H2(g)<“m“:math dsi:zoomscale=150 dsi:_mathzoomed=1>?加热催化剂<“m“:math dsi:zoomscale=150 dsi:_mathzoomed=1>?加热催化剂$?_{加热}^{催化剂}$CH3OH(g)+H2O(g).在其他条件不变的情况下,实验测得温度对反应的影响如下图所示(注:T1、T2均大于300℃).

①关于该反应的下列说法中,正确的是C
A.△H>0,△S>0         B.△H>0,△S<0
C.△H<0,△S<0         D.△H<0,△S>0
②温度为T2时的平衡常数<(填“>”“<”或“=”)温度为T1时的平衡常数.
③在T1温度下,将1molCO2和1molH2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强的比值为1-α.
(3)运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意义.
CO可以合成甲醇.已知:
CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-764.5kJ•mol-1
CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1
H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(l)△H=-285.8kJ•mol-1
则CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.1kJ•mol-1

分析 (1)1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.7kJ,1g甲醇的物质的量为$\frac{1g}{32g/mol}$=$\frac{1}{32}mol$,则1mol甲醇燃烧放出的热量为22.7×32=726.4kJ,据此写出甲醇燃烧的热化学方程式;
(2)①CO2和H2合成甲醇的化学方程式为CO2(g)+3H2(g)$?_{加热}^{催化剂}$CH3OH(g)+H2O(g),随着反应的进行,气体数减少,体系混乱度降低,根据图象分析反应的焓变情况,据此判断;
②T2温度下,根据图象,平衡时甲醇的量比T1温度下的少,可见T2温度下,正反应的趋势比T1温度下的正反应趋势小,据此比较平衡常数的大小;
③在T1温度下,将1molCO2和1molH2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,根据理想气体状态方程和化学反应方程式计算;
(3)所求反应方程式可由已知热化学反应方程式推导,根据盖斯定律计算所求反应的焓变.

解答 解:(1)1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.7kJ,1g甲醇的物质的量为$\frac{1g}{32g/mol}$=$\frac{1}{32}mol$,则1mol甲醇燃烧放出的热量为22.7×32=726.4kJ,则甲醇燃烧的热化学方程式为:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O△H=-726.4kJ/mol,
故答案为:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.4kJ/mol;
(2)①CO2和H2合成甲醇的化学方程式为CO2(g)+3H2(g)$?_{加热}^{催化剂}$CH3OH(g)+H2O(g),随着反应的进行,气体数减少,体系混乱度降低,所以反应的熵变△S<0,根据图象,T2温度下比T1温度下反应先达到化学平衡,则温度T2>T1,温度升高,平衡时甲醇的含量降低,则化学平衡向逆反应方向移动,因此表现为温度升高不利于正反应进行,则反应是放热反应,焓变△H<0,
故选C;
②T2温度下,根据图象,平衡时甲醇的量比T1温度下的少,可见T2温度下,正反应的趋势比T1温度下的正反应趋势小,则平衡常数温度为T2时的平衡常数<温度为T1时的平衡常数,
故答案为:<;
③在T1温度下,将1molCO2和1molH2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2转化率为α,根据反应方程式,平衡时,n(CO2)=1-α,n(H2)=1-3α,n(CH3OH)=α,n(H2O)=α,根据理想气体状态方程,pV=nRT,在恒容密闭容器中,体系的压强和体系中的物质的物质的量成正比,则容器内的压强与起始压强的比值就是起始时的气体的总物质的量和平衡时气体的总物质的量之比,为$\frac{1-a+1-3α+α+α}{1+1}$=$\frac{2-2α}{2}$=1-α,
故答案为:1-α;
(3)已知:①CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1=-764.5kJ/mol,
                  ②2CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═2CO2(g)△H2=-283.0kJ/mol,
                  ③H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(l)△H3=-285.8kJ/mol,
所求反应为CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),该反应可由③×2+②-①得到,根据盖斯定律,该反应的焓变为△H=2△H3+△H2-△H1=2×(-285.8)+(-283.0)-(-764.5)=-90.1kJ/mol,
故答案为:-90.1.

点评 本题主要考察化学原理知识,包含热化学方程式的书写,盖斯定律的应用,化学平衡的移动,化学平衡的计算,涉及的知识点较多,题目难度中等.

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YZM
W
A.原子半径:W>Y>Z>M>X
B.N的一种氧化物可用作油漆和涂料
C.氢化物的沸点:Z大于M
D.工业上制备W单质的方法为电解熔融的W的氧化物

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12.下列实验操作正确的是(  )
A.如图1,向容量瓶中转移溶液
B.图2,用标准浓度的NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸
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16.下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是(  )
选项实验现象结论
ASO2通入BaCl2溶液中无现象,再通入氨气有白色沉淀产生通入氨气后得到BaSO4沉淀
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D等物质的量的SO2和Cl2通入品红溶液中品红溶液褪色两气体混合可以增强漂白性
A.AB.BC.CD.D

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9.M、N、Q、R为原子序数依次增大的短周期主族元素,N是形成有机物基本骨架的元素,M与N、Q可分别形成共价化合物S、T,且S、T分子中含相同的电子数.金属单质R在Q的单质中燃烧生成的化合物W可与T发生氧化还原反应.下列说法正确的是(  )
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B.W中的阴阳离子个数比为1:1,属于离子化合物
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D.M和N、Q均能形成既含极性键又含非极性键的分子

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.某含镍(NiO)废料中有FeO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质,用此废料提取NiSO4的工艺流程如图1:

已知:①有关金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如图.
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(4)已知沉淀前溶液中c(Mg2+)=1.85×10-3mol•L-1,当除镁率达到99%时,溶液中c(F-)=2.0×10-3 mol•L-1
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

13.(1)一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.按碳的骨架分类,下列说法正确的是(  )
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