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(1)已知: C(s)+O2(g)=CO2(g)         ΔH1=-393.5 kJ/mol
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3 kJ/mol
则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g),ΔH= ____ ___kJ/mol。
(2)在一恒容的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH
①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是_______(填序号)。
A.每消耗1 mol CO的同时生成2molH2
B.混合气体总物质的量不变
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。A、B两点的平衡常数K(A)_______K(B)(填“>”、“=”或“<”,下同);由图判断ΔH _____0。

③某温度下,将2.0 mol CO和6.0 molH2充入2 L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)="0.25" mol/L,则CO的转化率=          ,此温度下的平衡常数K=             (保留二位有效数字)。
(3)工作温度650℃的熔融盐燃料电池,用煤炭气(CO、H2)作负极反应物,空气与CO2的混合气体为正极反应物,催化剂镍作电极,用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物作电解质。负极的电极反应式为:CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O;则该电池的正极反应式为                        
(1)-524.8(2分) 
(2)①c(2分);② =(2分);<(2分);③75%(3分); 1.3(2分)
(3)O2+4e-+2CO2=2CO32-(2分)

试题分析: (1)根据盖斯定律和已知方程式可得,ΔH=ΔH1-ΔH2 =-393.5 kJ/mol-131.3 kJ/mol="-524.8" kJ/mol。
(2)①A项每消耗1 mol CO的同时生成2molH2 表示的是正逆反应速率相等,所以反应达到平衡。
B.根据反应方程式中气体系数可知,该反应是前后气体的减少的反应,所以混合气体总物质的量不变时,反应达到平衡,B正确;
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率均表示正反应速率,不能说明反应达平衡,C错误;
D.反应中各物质的浓度不再变化是化学反应达到平衡的重要标志,D正确。
②反应的平衡常数只与温度有关,所以图像中A、B的温度相等,所以平衡常数也相等,即K(A)= K(B);又可看出图像曲线随着温度升高,CO的转化率不断降低,所以温度升高对正反应不利,使平衡逆向移动,所以该反应的正反应是一个放热反应,ΔH <0。
③                CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)
初始浓度(mol/L):1       3           0
转化浓度(mol/L):0.75    2.25       0.75
平衡浓度(mol/L):0.25    0.75       0.75
所以H2的转化率=0.75÷1×100%=75%
平衡常数K= c(CH3OH) / c(CO)c2(H2) ="0.75/" 0.752 0.25=1.3
(3)该电池的反应原理实质是用水煤气做燃料,制成一个燃料电池,所以电池总反应式就是水煤气的燃烧反应CO+H2 +O2=CO2+H2O,可以看出Li2CO3和Na2CO3只是做电解质并没有发生反应,所以根据已知得负极反应式消耗CO32-可推得正极反应式应生成CO32-所以可得正极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

研究SO2、CO等大气污染物的处理与利用具有重大意义。
Ⅰ.利用钠碱循环法可脱除烟气中SO2,该法用Na2SO3溶液作为吸收剂,吸收过程pH随n(SO)?n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-)?n(HSO3-
91:9
1:1
9:91
pH
8.2
7.2
6.2
(1)由上表判断NaHSO3水溶液显   __性,原因是   __。
(2)当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是   __。
a.c(Na)=2c(SO32-)+c(HSO3-
b.c(Na)>c(HSO3-)>>c(SO32-)>c(H)=c(OH
c.c(Na)+c(H)=c(HSO3-)+c(SO32-)+c(OH
(3)若某溶液中含3 mol Na2SO3,逐滴滴入一定量稀HCl,恰好使溶液中Cl与HSO3-物质的量之比为2?1,则滴入盐酸中n(HCl)为   __mol。
Ⅱ.CO可用于合成甲醇,反应原理为
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
(4)在容积为2 L的密闭容器中通入0.2 mol CO,0.4 mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则该温度下的平衡常数为   __,再加入1.0 mol CO后,重新达到平衡,CO的转化率   __(填“填大”“不变”或“减小”);平衡体系中CH3OH的体积分数   __(填“增大”“不变”或“减小”)。
(5)已知CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g);
H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol。
有关键能数据如下:(单位:kJ/mol)
化学键
H—H
H—O
C—H
C—O
C=O
键能
435
463
413
356
745
 
写出甲醇气体完全燃烧生成气态水的热化学方程式:   __。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径。发展“碳一化学”,开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料,经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程:

(1)该过程中产生的的CO可继续与水蒸气发生可逆反应得到CO2和H2,此反应的平衡常数表达式K=_____________。
(2)CH3OH(l)气化时吸收的热量为27kJ/mol,CH3OH(g)的燃烧热为677kJ/mol,请写出CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式_____________。
(3)“催化还原”反应制乙二醇原理如下: CH3OOC—COOCH3(g)+4H2(g)HOCH2-CH2OH(g)+2CH3OH(g) △H=-34kJ/mol
为探究实际生产的最佳条件,某科研小组进行了多方面研究。如图表示乙二醇达到平衡时的产率随原料投料比[n(氢气)/n(草酸二甲酯)]和压强的变化关系,其中三条曲线分别表示体系压强为1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa的情况,则曲线丙对应的压强是P(丙)=_____________。

(4)草酸二甲酯水解产物草酸(H2C2O4)为二元中强酸①草酸氢钾溶液中存 在如下平衡: H2OH+OH、HC2O4-H+C2O42-和____________。
②向0.1mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性,此时溶液中各粒子浓度关系正确的是__________(填序号)。
A.c(K)+c(Na)=c(HC2O4-)+c(C2O42-
B.c(K)=c(HC2O4-)+c(H2C2O4)+c(C2O42-
C.c(Na)=c(H2C2O4)+c(C2O42-
D.c(K)>c(Na
(5)以甲醇为原料,使用酸性电解质构成燃料电池,该燃料电池的负极反应式为_____________;若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇,向外界提供相等电量,则每代替3.2g甲醇,所需标准状况下的甲烷的体积为____________L。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。
Ⅰ.已知:Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)
ΔH1=a kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g)     ΔH2=b kJ·mol-1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)  ΔH3=c kJ·mol-1
则C的燃烧热ΔH=________kJ·mol-1
Ⅱ.(1)依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号)。
A.C(s)+CO2(g)=2CO(g)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)
D.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)
若以熔融的K2CO3与CO2为反应的环境,依据所选反应设计成一个原电池,请写出该原电池的负极反应:_____________________________________。
(2)某实验小组模拟工业合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,开始他们将N2和H2混合气体20 mol(体积比1∶1)充入5 L合成塔中,反应前压强为P0,反应过程中压强用P表示,反应过程中与时间t的关系如图所示。

请回答下列问题:
①反应达平衡的标志是__________________________(填字母代号,下同)。
A.压强保持不变
B.气体密度保持不变
C.NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍
②0~2 min内,以c(N2)变化表示的平均反应速率为________________。
③欲提高N2的转化率,可采取的措施有_____________________________。
A.向体系中按体积比1∶1再充入N2和H2
B.分离出NH3
C.升高温度
D.充入氦气使压强增大
E.加入一定量的N2
(3)25℃时,BaCO3和BaSO4的溶度积常数分别是8×10-9和1×10-10,某含有BaCO3沉淀的悬浊液中,c(CO32-)=0.2 mol·L-1,如果加入等体积的Na2SO4溶液,若要产生BaSO4沉淀,加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是________mol·L-1

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

科学家要研究跟碳元素及其化合物相关的很多课题。
(1)焦炭可用于制取水煤气。测得12g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时,吸收了131. 6kJ热量,该反应的热化学方程式是_________ 。
(2)工业上可用焦炭冶炼金属,若0.5mol碳完全与赤铁矿反应,得到0.6mol铁,同时生成2种常见气体,则该反应的化学方程式是_________。
(3)碳跟水蒸气制水煤气的反应是一个可逆反应,下列情况下能判断该反应一定达到平衡状态的是_________(选填编号.)。
A.V(H2O)=V(H2)
B.容器中温度不再发生改变
C.消耗nmolH2同时消耗nmolCO
D.容器中气体的总物质的量不随时间改变
(4)温度T1时,在一体积为2L的密闭容积中,加入2.0molCO和2.0mol的H2,反应中c(H2O)的变化情况如图所示,T1时反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)的平衡常数的数值为_________。在第5分钟时将体系的温发升高到T2,若在第8分钟时达到新的平衡,请在下图中画出第5分钟到9分钟后c(H2O)浓度变化趋势的曲线(只要求定性表示)。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要作用。
(1)真空碳热还原一氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
2Al2O3(s)+ 2AlCl3(g)+ 6C(s)=6AlCl(g)+ 6CO(g);△H= a kJ?mol-1
3AlCl(g)= 2Al(l)+ AlCl3(g);△H= b kJ?mol-1
反应Al2O3(s)+ 3C(s)=  2Al(l)+ 3CO(g)的△H=           kJ?mol-1
(用含a、b的代数式表示)。
(2)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+ 2NO(g)N2(g)+ CO2(g);△H=  Q kJ?mol-1。在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
时间(min)
浓度(mol/L)
0
10
20
30
40
50
NO
1.00
0.68
0.50
0.50
0.60
0.60
N2
0
0.16
0.25
0.25
0.30
0.30
CO2
0
0.16
0.25
0.25
0.30
0.30
 
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=              ,T1℃时,该反应的平衡常数K=            
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是                (填字母编号)
a.通入一定量的NO               b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂              d.适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q         0(填“>”或“<”)。
④在恒容绝热条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是                   (填选项编号)
a.单位时间内生成2nmol NO(g)的同时消耗nmol CO2(g)
b.反应体系的温度不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

在298 K、100 kPa时,已知:
2H2O(g)=O2(g)+2H2(g) ΔH1
Cl2(g)+H2(g)=2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是   (  )。
A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2D.ΔH3=ΔH1-ΔH2

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)         △H 1=-90.7 kJ·mol-1
② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)  △H 2=-23.5 kJ·mol-1
③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)      △H 3=-41.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=   kJ·mol-1
(2)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有   
A.使用过量的CO          B.升高温度             C.增大压强 
(3)反应③能提高CH3OCH3的产率,原因是   
(4)将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中,一定条件下发生反应:
4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法正确的是   
A.△H <0     
B.P1<P2<P3 
C.若在P3和316℃时,起始时n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%[
(5)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为   时最有利于二甲醚的合成。
(6)图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为   

图1                       图2                      图3     
(7)甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是:CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O,
CH3 HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是   

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源,由合成气(组成为H2、CO、和少量CO2)直接制备二甲醚,其中主要过程包括以下四个反应(均为可逆反应):
①CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(g)                                 △H1=—90.1 kJ·mol-1
②CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g)                     △H2=—49.0 kJ·mol-1
水煤气变换反应③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g)            △H3=—41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反应④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)         △H4=—24.5 kJ·mol-1
(1)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为                            
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中进行反应①,下列描述能说明反应到达平衡状态的是             
a.容器中气体平均相对分子质量保持不变
b.容器中气体密度保持不变 
c.CH3OH(g)浓度保持不变
d.CH3OH(g)的消耗速率等于H2 (g)的消耗速率
(3)一定温度下,将8mol CH3OH(g)充入5L密闭容器中进行反应④,一段时间后到达平衡状态,反应过程中共放出49kJ热量,则CH3OH(g)的平衡转化率为       ,该温度下,平衡常数K=             ;该温度下,向容器中再充入2mol CH3OH(g),对再次达到的平衡状态的判断正确的是             
a.CH3OH(g)的平衡转化率减小
b.CH3OCH3 (g)的体积分数增大
c.H2O(g)浓度为0.5mol·L-1
d.容器中的压强变为原来的1.25倍
(4)二甲醚—氧气燃料电池具有启动快,效率高等优点,其能量密度高于甲醇燃料电池,若电解质为酸性,二甲醚—氧气燃料电池的负极反应为                             ;消耗2.8L(标准状况)氧气时,理论上流经外电路的电子       mol

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