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甲醇是一种优质燃料,可制作燃料电池。
(1)工业上可用下列两种反应制备甲醇:
CO(g) + 2H2(g)  CH3OH(g)  ΔH1         
CO2(g) + 3H2(g)  CH3OH(g)  +  H2O(g)  ΔH2   
已知:2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(g)   ΔH3。则2CO(g)+O2(g) = 2CO2(g) 的反应热
ΔH=_____________(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
(2)生产甲醇的原料CO和H2来源于:CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)  ΔH4
一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则ΔH4______0,P1_________P2
(填“<”、“>”或“=”)
(3)某实验小组设计如图b所示的甲醇燃料电池装置,工作一段时间后,溶液的PH           (填增大、减小、不变)。负极的电极反应式为_______             ______。

(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质,需进一步采用电解法精制。粗铜电解得到精铜的的电解池中,阳极材料是             ;阴极材料是        
阳极泥为:                         

(1)2ΔH1-2ΔH2+ΔH3 (2分) (2)  > (2分)    <(2分)
(3) 减小 (2分)  CH3OH-6e+8OH=CO32+6H2O    (3分)
(4)粗铜, 精铜,  Ag、Au  (3分)

解析试题分析:(1)根据盖斯定律可知,①×2+③-②×2即达到反应2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ,所以该反应的反应热ΔH=2ΔH1-2ΔH2+ΔH3
(2)根据图像可知在压强相同的条件下,升高温度甲烷的转化率增大,这说明温度升高平衡向正反应方向移动,所以正方应是吸热反应,即△H大于0;正方应是体积增大的可逆反应,则增大压强平衡向逆反应方向移动,甲烷的转化率降低。所以根据图像可知,在温度相同的条件下,P1对应的转化率高,则P1小于P2。
(3)甲醇在反应中失去电子,所以甲醇在负极通入,电极反应式是CH3OH-6e+8OH=CO32+6H2O,即反应后有碳酸钾生成,消耗氢氧化钾,所以溶液的pH减小。
(4)粗铜精练时,粗铜和电源的正极相连,做阳极,纯铜和电源的负极相连,做阴极。粗铜中的Ag、Au等杂质不失去电子,成为阳极泥。
考点:考查反应热的计算、外界条件对平衡状态的影响、电极反应式的判断和书写阳极粗铜的冶炼
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题贴近高考,综合性强,在注重对学生基础知识巩固与训练的同时,侧重对学生能力的培养与解题方法的指导和训练,旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力。

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相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2013?珠海模拟)甲醇是一种优质燃料,可制作燃料电池.
(1)为探究用 CO2 来生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在体积为 1L 的密闭容器中,充入 1molCO2 和 3molH2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol
测得 CO2 和 CH3OH(g)的浓度随时间变化如图.请回答:
①从反应开始到平衡,氢气的反应速率:v(H2)=
0.225mol/(L?min)
0.225mol/(L?min)

②能够说明该反应已达到平衡的是
AC
AC

A.恒温、恒容时,容器内的压强不再变化
B.恒温、恒容时,容器内混合气体的密度不再变化
C.一定条件下,CO、H2和CH3OH的浓度保持不变
D.一定条件下,单位时间内消耗3molH2的同时生成1mol CH3OH
③下列措施中能使平衡混合物中 n(CH3OH)/n(CO2) 增大的是
CD
CD

A.加入催化剂
B.充入 He(g),使体系压强增大
C.将 H2O(g)从体系中分离
D.降低温度
④求此温度(t1)下该反应的平衡常数 K1=
5.33
5.33
(计算结果保留三位有效数字).
⑤另在温度(t2)条件下测得平衡常数 K2,已知t2>t1,则K2
K1(填“>”、“=”或“<”).
(2)以 CH3OH 为燃料(以 KOH 溶液作电解质溶液)可制成 CH3OH 燃料电池,则充入 CH3OH 的电极为
极,充入O2电极的反应式为
3O2+12e-+6H2O═12OH-(O2+4e-+2H2O═4OH-也算对)
3O2+12e-+6H2O═12OH-(O2+4e-+2H2O═4OH-也算对)

(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H 1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2
则 1mol 甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水时反应的△H=
1
2
(△H1-△H2
1
2
(△H1-△H2
.(用含△H1、△H2 的式子表示)

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科目:高中化学 来源:2013-2014学年广东省高三上学期期中考试化学试卷(解析版) 题型:填空题

甲醇是一种优质燃料,可制作燃料电池。

(1)为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)     △H=-49.0kJ/mol

测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如右图。请回答:

①从反应开始到平衡,氢气的反应速率:v(H2)=                        

②能够说明该反应已达到平衡的是_________。

A.恒温、恒容时,容器内的压强不再变化

B.恒温、恒容时,容器内混合气体的密度不再变化

C.一定条件下,CO、H2和CH3OH的浓度保持不变

D.一定条件下,单位时间内消耗3molH2的同时生成1molCH3OH

③下列措施中能使平衡混合物中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是           

A.加入催化剂                B.充入He(g),使体系压强增大

C.将H2O(g)从体系中分离      D.降低温度

④求此温度(T1)下该反应的平衡常数K1                 (计算结果保留三位有效数字)。

⑤另在温度(T2)条件下测得平衡常数K2,已知T2>T1,则K2      (填“>”、“=”或“<”)K1

(2)以CH3OH为燃料(以KOH溶液作电解质溶液)可制成CH3OH燃料电池(电池总反应式:2CH3OH+3O2+4OH=2CO32+6H2O),则充入CH3OH的电极为   极,充入O2的电极反应式               

(3)已知在常温常压下:

 ①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)   △H1

 ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  △H2

则1mol甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水时反应的△H=                    。(用含△H1、△H2的式子表示)

 

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科目:高中化学 来源:2012-2013学年广东省潮州市高三上学期期末质检理综化学试卷(解析版) 题型:计算题

I.甲醇是一种优质燃料,可制作燃料电池。工业上可用下列两种反应制备甲醇:

已知:CO(g) + 2H2(g)  CH3OH(g)   ΔH1

CO2(g) + 3H2(g)  CH3OH(g)  +  H2O(g)   ΔH2   

2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g)   ΔH3

则2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) 的反应热ΔH=____  ___(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。

II.工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”,反应为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。

已知温度、压强和水碳比[n(H2O)/ n(CH4)]对甲烷平衡含量的影响如下图:

图1(水碳比为3)                         图2(800℃)

(1)温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是                            

(2)其他条件不变,请在图2中画出压强为2 MPa时,CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。(只要求画出大致的变化曲线)

(3)已知:在700℃,1MPa时,1mol CH4与1mol H2O在1L的密闭容器中反应,6分钟达到平衡,此时CH4的转化率为80%,求这6分钟H2的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少?(写出计算过程,结果保留小数点后一位数字。) 

III.某实验小组设计如图a所示的电池装置,正极的电极反应式为____                      ____。

 

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科目:高中化学 来源:2014届广东省高二上学期期末考试理科化学试卷(解析版) 题型:填空题

甲醇是一种优质燃料,可制作燃料电池。

(1)工业上可用下列两种反应制备甲醇:

CO(g) + 2H2(g)  CH3OH(g)  ΔH1         

CO2(g) + 3H2(g)  CH3OH(g)  +  H2O(g)  ΔH2   

已知:2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(g)   ΔH3。则2CO(g)+O2(g) = 2CO2(g) 的反应热

ΔH=_____________(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。

(2)生产甲醇的原料CO和H2来源于:CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)  ΔH4

一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则ΔH4______0,P1_________P2

(填“<”、“>”或“=”)

(3)某实验小组设计如图b所示的甲醇燃料电池装置,工作一段时间后,溶液的PH           (填增大、减小、不变)。负极的电极反应式为_______             ______。

(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质,需进一步采用电解法精制。粗铜电解得到精铜的的电解池中,阳极材料是             ;阴极材料是        

阳极泥为:                         

 

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