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(12分)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ⊿H
已知某些化学键的键能数据如下表:
化学键
C—C
C—H
H—H
C—O
C≡O
H—O
键能/kJ·mol-1
348
413
436
358
1072
463
请回答下列问题:
(1)已知CO中的C与O之间为叁键连接,该反应的⊿H =        
(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和2molH2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在250°C开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
反应时间/min
0
5
10
15
20
25
压强/MPa
12.6
10.8
9.5
8.7
8.4
8.4
则从反应开始到20min时,以CO表示的平均反应速率=      ,该温度下平衡常数K=         ,若升高温度则K值          (填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是         
A、容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B、2v(H2)=v(CH3OH)
C、容器中气体的压强保持不变                
D、单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH2
(4)甲醇-空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池,其工作原理示意图如右,该燃料电池的电池反应式为2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l),则负极的电极反应式为                                
(12分) (1) -116 kJ·mol1    (2) 0.0125 mol·L1·min1 , 4 , 减小
(3)AC              (4) 2 CH3OH-12e-+2H2O=2CO2+12H+
(1)反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,所以根据反应式可知,该反应的△H=1072kJ·mol+2×436kJ·mol-3×412kJ·mol-358kJ·mol-463kJ·mol=-116kJ·mol.
(2)            CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量(mol)    1      2           0
转化量(mol)    x      2x          x
平衡量(mol)  1-x   2-2x         x
所以有
解得x=0.5
CO表示的平均反应速率是=0.0125 mol·L1·min1。该温度下平衡常数K=;正反应是放热反应,所以升高温度,平衡向逆反应方向进行,平衡常数减小。
(3)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,质量不变,但物质的量是变化的,所以A可以说明;B中反应速率的方向相反,但不满足速率之比是相应的化学计量数之比,不能说明;反应是体积减小的,所以压强也是减小的,C可以说明;D中反应速率的方向是相同的,速率之比是相应的化学计量数之比,因此D中的关系始终是成立,不正确,答案选AC。
(4)原电池中负极失去电子,所以甲醇在负极通入。由于质子交换膜只能允许氢离子通过,所以负极电极反应式是2 CH3OH-12e-+2H2O=2CO2+12H+
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

下列叙述中正确的是
A.电解法精炼铜时,以粗铜作阴极,纯铜作阳极
B.向沸水中滴加FeCl3饱和溶液制备Fe(OH)3胶体
C.常温下,将pH =10的氨水稀释,溶液中所有离子浓度都减小
D.反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的△H<0

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

归纳法是髙中化学学习常用的方法之一,某化学研究性学习小组在学习了《化学反应原理》后作出了如下的归纳总结:(均在常温下)
①pH=1的强酸溶液,加水稀释后,溶液中离子浓度都降低。
②pH=2的盐酸和pH=l的盐酸,c(H+)之比为2 :1
③pH相等的三种溶液:a.CH3COONa   b.NaHCO3  c.NaOH,其溶质物质的量浓度由小到大顺序为:c、b、a
④反应2A(s)+B (g)="2C" (g)+D (g)不能自发进行,则该反应△H一定大于0
⑤已知醋酸电离平衡常数为Ka,醋酸根水解常数为Kb,水的离子积为Kw,则三者关系为:Ka·Kb=Kw
⑥反应A(g)="2" B (g) △H,若正反应的活化能为Ea kJ·mol-1,逆反应的活化能为Eb kJ.mol-1,则△H=(Ea-Eb)kJ·mol-1
上述归纳正确的是
A.全部B.③④⑤⑥C.②④⑤⑥D.①②④⑤

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科目:高中化学 来源:不详 题型:计算题

(13分)按要求完成下列各小题。
(1)用CO2来生产燃料甲醇的反应原理:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),某些化学键的键能数据如下表:
化学键
C-C
C-H
H-H
C-O
C=O
H-O
键能/kJ·mol-1
348
413
436
358
750
463
计算反应上述反应的焓变△H=_______________________
写出上述反应的平衡常数表达式K=__________________,若升高温度,则平衡常数K________(填“增大”或“减小”或“不变”)。该反应的△S______0(填“>”或“<”或“=”),在 _________(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(2)在25℃下,向浓度均为0.01 mol?L-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水,先生成__________沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式为________________。
(已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Al(OH)3]=3×10-34。)
(3)某温度(t℃)时,测得0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=11。在此温度下,将pH=2的H2SO4溶液VaL与pH=12的NaOH溶液VbL混合,若所得混合液为中性,则Va︰Vb              
(4)在25℃时,将cmol·L-1的醋酸溶液与0.02mol·L-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性,用含c的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka=____________________。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

有关下列图像说法正确的是(  )
A.由图1可知合成氨反应为自发反应,加入适当的催化剂,E和△H都减小
B.图2表示向含有H+、Mg2+、Al3+、NH4+中加入NaOH溶液与产生沉淀质量的变化关系
C.图3表示合成氨反应在其他条件不变的情况下,改变起始物n(H2)对此反应平衡的影响。可知反应物N2的转化率最高的是b点;T1>T2,K2> K1(T1和T2表示温度,K1、K2表示对应温度下平衡常数)
D.图4表示25℃时,用0.1 mol·L-1盐酸滴定20 mL 0.1 mol·L-1氨水的pH随加入盐酸体积的变化

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

下列图示与对应的叙述相符合的是
A.图l为某金属单质晶体中原子的堆积方式,则其晶胞构型为体心立方
B.图2为钢闸门的防腐原理示意图,则钢闸门应与电源的正极相连
C.图3表示CH3COOH溶液中加水时溶液的导电性变化,则CH3COOH溶液的pH:a>b
D.图4表示在容积相同的恒容密闭容器中,等量的N02在不同温度下反应:
2N02(g) N204(g),相同时间后测得N02含量的曲线,则该反应的△H<O

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

下列表述正确的是(    )
A.水晶是无色透明的晶体,可用制作硅太阳能电池
B.配制0.1 mol/LNaCl溶液,若定容时俯视,则所得溶液浓度偏小(其它操作均正确)
C.向纯水中加入盐酸或氢氧化钠都能使水的电离平衡逆向移动,水的离子积不变
D.已知:(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H="+74.9" kJ·mol-1,因此该反应一定不能自发进行

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料。
(1)利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍:
 
则该反应的△H      0(选填“>” 或“<”)。
(2)在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。已知:
C(s)+O2(g)=CO2(g)           △H1=-393.5kJ.mol-1
CO2(g)+C(s)=2CO(g)         △H2=+172.5kJ.mol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g)          △H3=-296.0kJ.mol-1
请写出CO除SO2的热化学方程式                                          
(3)工业上用一氧化碳制取氢气的反应为:CO(g)+H2O     CO2(g)+H2(g),已知420℃时,该反应的化学平衡常数为9.0。如果反应开始时,在2L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.60mol,5min末达到平衡,则此时CO的转化率为            ,H2的平均生成速率为             
(4)下图中图1是一种新型燃料电池,它以CO为燃料,一定比例的Li2CO3Na2CO3熔融混合物为电解质,图2是粗铜精炼的装置图,现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。

回答下列问题:
①写出A极发生的电极反应式                               
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验,则B极应该与       极(填“C”或“D”)相连。
③当消耗标准状况下2.24LCO时,C电极的质量变化为                

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

在密闭容器中发生下列反应:(Ⅰ)2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0,(Ⅱ)3A(g) D(g)+E(g) ΔH>0,达到平衡后,改变下列条件均能使反应(Ⅰ)(Ⅱ)中A的转化率增大的是
①缩小容器容积 ②升高温度 ③增加A的浓度
A.仅①B.①③C.①②③D.都不能

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