分析 (1)已知,I:CH4 (g)+H2O (g)=CO (g)+3H2 (g)△H=+206.0kJ•mol-1
II:CO (g)+2H2 (g)=CH3OH (g)△H=-129.0kJ•mol-1
依据盖斯定律,Ⅰ+Ⅱ可得:CH4(g)+H2O(g)=CH3OH (g)+H2(g),反应热也进行相应计算;
(2)由图象可知100℃甲烷转化率为50%,故参加反应的甲烷为1mol×50%=0.5mol,则:
CH4 (g)+H2O (g)=CO (g)+3H2 (g)
起始(mol):1.0 2.0 0 0
变化(mol):0.5 0.5 0.5 1.5
平衡(mol):0.5 1.5 0.5 1.5
①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算H2表示该反应的平均反应速率;
②根据K=$\frac{c(CO)×{c}^{3}({H}_{2})}{c(C{H}_{4})×c({H}_{2}O)}$计算;
(3)平衡后将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$,其他条件不变,体积减小压强增大,正、逆反应速率增大,正反应速率增大更多,平衡正向进行,平衡常数只受温度影响,与浓度无关,则平衡常数不变,结合平衡常数可知,平衡时反应物各组分的浓度都增大;
(4)负极发生氧化反应,甲醇在负极失去电子,碱性条件下生成碳酸根与水;
(5)①阳极发生氧化反应,Co2+失去电子生成Co3+;
②Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化,自身被还原为Co2+,原子守恒与电荷守恒可知,还原生成H+,配平书写离子方程式.
解答 解:(1)已知,I:CH4 (g)+H2O (g)=CO (g)+3H2 (g)△H=+206.0kJ•mol-1
II:CO (g)+2H2 (g)=CH3OH (g)△H=-129.0kJ•mol-1
依据盖斯定律,Ⅰ+Ⅱ可得:CH4(g)+H2O(g)=CH3OH (g)+H2(g)△H=+77kJ•mol-1,
故答案为:CH4(g)+H2O(g)=CH3OH (g)+H2(g)△H=+77kJ•mol-1;
(2)由图象可知100℃甲烷转化率为50%,故参加反应的甲烷为1mol×50%=0.5mol,则:
CH4 (g)+H2O (g)=CO (g)+3H2 (g)
起始(mol):1.0 2.0 0 0
变化(mol):0.5 0.5 0.5 1.5
平衡(mol):0.5 1.5 0.5 1.5
①H2表示该反应的平均反应速率为=$\frac{\frac{1.5mol}{100mL}}{5min}$=0.003 mol•L-1•min-1,
故答案为:0.003 mol•L-1•min-1;
②平衡浓度为c(CH4)=0.005mol/L,c(H2O)=0.015mol/L,c(CO)=0.005mol/L,c(H2)=0.015mol/L,平衡常数K=$\frac{c(CO)×{c}^{3}({H}_{2})}{c(C{H}_{4})×c({H}_{2}O)}$=$\frac{0.005×0.01{5}^{3}}{0.005×0.015}$=2.25×10-4,
故答案为:2.25×10-4;
(3)平衡后将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$,其他条件不变,体积减小压强增大,平衡正向进行.
A.生成物浓度增大,结合平衡常数不变,可知c(H2)增大,故A错误;
B.压强增大,正、逆反应速率都加快,但正反应速率增大更多,故B错误;
C.平衡正向进行,CH3OH的物质的量增加,故C正确;
D.平衡正向进行,氢气物质的量减小,甲醇物质的量增大,故重新平衡时$\frac{c({H}_{2})}{c(C{H}_{3}OH)}$减小,故D正确;
E.平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变,故E错误,
故选:CD;
(4)负极发生氧化反应,甲醇在负极失去电子,碱性条件下生成碳酸根与水,负极电极反应式为:CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O,
故答案为:CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O;
(5)①阳极发生氧化反应,Co2+失去电子生成Co3+,电极反应式为:Co2+-e-=Co3+,
故答案为:Co2+-e-=Co3+;
②Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化,自身被还原为Co2+,结合原子守恒与电荷守恒可知,还原生成H+,配平书写离子方程式为:6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+,
故答案为:6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+.
点评 本题属于拼合型题目,涉及热化学方程式书写、化学平衡图象、化学平衡影响因素、平衡常数与反应速率计算、原电池等,是对学生综合能力的考查,题目难度中等.
科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 96% | B. | 48% | C. | 9.6% | D. | 56% |
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 碳酸钠用于治疗胃溃疡病人的胃酸过多症 | |
B. | 金属钠具有强的还原性,可利用钠和TiCl4溶液反应制取金属Ti | |
C. | 糖类、油脂、蛋白质在一定条件下均可以水解 | |
D. | 硅酸钠水溶液呈碱性,可以用来制硅酸 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 原子数 | B. | 密度 | C. | 质子数 | D. | 质量 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | ${\;}_{17}^{37}$Cl2的摩尔质量是74 | |
B. | ${\;}_{17}^{37}$Cl、${\;}_{17}^{35}$Cl互为同位素,${\;}_{17}^{35}$Cl2与Cl2互为同分异构体 | |
C. | 通常情况下,氯气做氧化剂,但氯气也具有还原性 | |
D. | 能使湿润的淀粉KI试纸变蓝色的物质一定是Cl2 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | Fe2+、H+、Na+、NO3- | B. | SiO32-、K+、Br-、H+ | ||
C. | NH4+、Cl-、Mg2+、SO42- | D. | Na+、OH-、NH4+、I- |
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