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能源短缺是人类面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反应II:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
下表所列数据是反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
①由表中数据判断△H2
0(填“>”、“<”或“=”),
②若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是
BE
BE

A.升高温度         B.将CH3OH(g)从体系中分离     C.使用合适的催化剂
D.充入He,使体系总压强增大            E.按原比例再充入 CO和 H2
③某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的恒容密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol?L-1,则CO的转化率为
80%
80%
,此时的温度为
250°C
250°C
(从上表中选择);
④恒温下,1mol CO和nmol H2在一个容积可变的密闭容器中反应达到平衡后,生成a molCH3OH.若起始时放入3molCO+3nmolH2,则达平衡时生成CH3OH
3a
3a
mol.
(2)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的原电池装置.
①该电池工作时,OH-
极移动(填“正”或“负”),
②该电池正极的电极反应式为
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-
分析:(1)①反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数随温度变化判断平衡移动方向,结合平衡移动规律分析反应热量变化;
②依据平衡移动影响因素结合产率的计算概念分析判断,正向进行可以提高甲醇的产率;
③依据化学平衡三段式列式计算,根据转化率概念、平衡常数概念计算,依据平衡常数判断反应温度;
④恒温恒压容器中得到的平衡是等效平衡;
(2)原电池中负极是电子发生氧化反应,正极上 得到电子发生还原反应,燃料电池一般燃料在负极反应,氧气再正极反应,溶液中的阴离子移向负极;
解答:解:(1)①表中数据分析,随温度增大,平衡常数减小,说明平衡逆向进行,根据平衡移动原理,升温向吸热反应方向进行,故正向是放热反应,△H2<0;故答案为:<;
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2<0;若容器容积不变,可增加甲醇产率的条件分析:
A、升高温度平衡逆向进行,甲醇产率减小,故A不符合;
B、将CH3OH(g)从体系中分离,平衡正向进行,甲醇产增大,故B符合;
C、使用合适的催化剂,改变反应速率,不改变化学平衡,甲醇产率不变,故C不符合;
D、充入He,使体系总压强增大,分压不变,平衡不动,故D不符合;
E、按原比例再充入 CO和 H2,相当于增大体系压强,平衡向气体体积减小的方向进行,即正向进行,甲醇产率增大,故E符合;
故答案为:BE;
③某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的恒容密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol?L-1,则依据平衡三段式列式计算:
                 CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol)     2       6           0
变化量(mol)    1.6      3.2         1.6
平衡量(mol)    0.4      2.8         1.6
CO的转化率=
1.6mol
2mol
×100%=80%;
平衡后物质的平衡浓度为:C(CO)=0.2mol/L;C(H2)=1.4mol/L;C(CH3OH)=0.8mol/L;
平衡常数K=
C(CH3OH)
C(CO)×C2(H2)
=
0.8
0.2×1.42
=2.041L/mol;依据图表可知温度为250°C;
故答案为:80%;  250℃;
④恒温下,1mol CO和nmol H2在一个容积可变的密闭容器中反应达到平衡后,生成a molCH3OH.若起始时放入3molCO+3nmolH2,依据恒温恒压容器中达到的平衡是等效平衡,所以容器中生成甲醇物质的量为3a;故答案为:3a;
(2)①依据甲醇燃烧的反应原理,结合如图所示的原电池装置,负极上失电子发生氧化反应,正极上得到电子发生还原反应;一般燃料在负极上发生反应,氧气再正极发生还原反应;
负极电极反应为:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O;阴离子移向负极;正极电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-
故答案为:负;O2+2H2O+4e-=4OH-
点评:本题考查了化学平衡的平衡常数的分析判断,反应能量变化,影响化学平衡的因素分析,平衡计算应用,等效平衡的分析应用,原电池的原理应用,题目难度中等.
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科目:高中化学 来源: 题型:

能源短缺是人类面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源.具有广泛的开发和应用前景.因此甲醇被称为21世纪的新型燃料.
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应A:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反应B:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
①下列条件中,能说明反应A达到平衡状态的是
C
C

A.生成甲醇的速率与生成水的速率相等    B.v(H2)/3=v(CH3OH)
C.恒容容器中,体系的压强不再改变      D.恒容容器中,混合气体密度不再发生改变
②在一定的压强下,将CO与H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇,则
△H2
0,△S
0(填“>”、“=”或“<”).
③对于反应B,若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是
BD
BD

A.升高温度                        B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大        D.按原比例再充入CO和H.
④某温度下,将2mol CO和6mol H2,充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol?L-1,则CO的转化率为
80%
80%
,则该温度下该反应的平衡常数为
2.04
2.04

(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(I)十3O2(g)=CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ?mol-1
②2CO(g)+O2 (g)═2CO2 (g)△H=-566.0kJ?mol-1
③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ.mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式
CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ/mol
CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ/mol

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科目:高中化学 来源: 题型:

(2013?浦东新区一模)能源短缺是人类面临的重大问题之一.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.工业上合成甲醇一般采用以下反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)+Q
下表所列数据是上述反应在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
(1)在一定条件下将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中发生反应,5分钟后测得c(H2)=1.5mol/L,则此段时间内的反应速率(用CH3OH表达)
0.15
0.15
mol/(L?min).
(2)由表中数据分析可知,Q
0(填“>”、“<”或“=”).其它条件不变的情况下,若压缩容器的体积,则平衡
向正反应方向
向正反应方向
移动(“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”),化学平衡常数K
不变
不变
(填“增大”、“减小”或“不变”).
(3)在体积一定的密闭容器中,能说明该反应已处于化学平衡状态的是
c
c
(填编号).
a.V(CO)=1/2V(H2)             b.混合气体的密度保持不变
c.反应体系中的热效应不再变化     d.c(CO):c(CH3OH)=1:1
(4)寻找到合适的催化剂是实现反应工业化的关键.该反应使用催化剂无法实现的目标是
bd
bd
(填编号).
a.提高单位时间内甲醇的产量      b.增大混合气体中甲醇的体积分数
c.缩短达到平衡所需时间          d.提高一氧化碳的转化率.

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科目:高中化学 来源: 题型:

能源短缺是人类面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反应Ⅱ:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
①上述反应符合“原子经济”原则的是
 
(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),
②下表所列数据是反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数(K)
I.由表中数据判断△H2
 
0(填“>”、“<”或“=”).
Ⅱ.若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是
 
(填序号).
A.升高温度      B.将CH3OH(g)从体系中分离出来      C.使用合适的催化剂
D.充入He,使体系总压强增大           E.按原比例再充入CO和H2
Ⅲ.
温度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol?L-1,则CO的转化率为
 
,此时的温度为
 
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(2)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如右图所示的原电池装置.
①该电池工作时,OH-
 
极移动(填“正”或“负”),
②该电池正极的电极反应式为
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

能源短缺是人类面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)+Q1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)+Q2
下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
(1)在一定条件下将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中发生反应I,5分钟后测得c(CO)=0.2mol/L,计算此段时间的反应速率(用H2表达)
 
 mol/(L?min).
(2)由表中数据判断Q1
 
0(填“>”、“<”或“=”).
(3)若容器容积不变,下列措施可提高反应I中CO转化率的是
 
(选填编号).
a.充入CO,使体系总压强增大           b.将CH3OH(g)从体系中分离
c.充入He,使体系总压强增大            d.原料气循环使用
(4)写出反应Ⅱ的平衡常数表达式:K=
 
;由于CO2化学惰性很大,因此找到合适的催化剂是实现该反应工业化的关键.该反应使用催化剂无法达到的效果是
 
(选填编号).
a.提高甲醇的单位时间产量      b.提高CO2的转化率   c.缩短达到平衡所需时间.

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