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(16分)甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上一般可采用如下反应来合成甲醇: CO(g)+2H2(g)    CH3OH(g)  ΔH< 0。
(1)上述反应的平衡常数表达式为K=                  ,以下有关说法正确的是________
a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c.保持容器体积不变,升高温度可提高CO的转化率
d.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
(2)其它条件相同时,在T1、T2(T1< T2)两个不同温度下可逆反应达到平衡,请画出CO的转化率随时间变化的示意图。

(3)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH= -a kJ·mol-1
② 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH= -b kJ·mol-1
③ H2O(g)= H2O(l) ΔH= -c kJ·mol-1
则 CH3OH(l)+ O2(g) = CO(g) + 2H2O(l)  ΔH=______________kJ·mol-1
(4)2009年10月,中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

C极发生的电极反应式为:___________________________,工作一段时间后,当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时,有______NA个电子发生转移。
(H:1  C:12  O:16)
(16分)
(1)c(CH3OH) / c(CO)c2(H2)  (2分) ,A(3分)   
(2)(4分)

(3)(b-a-4c)/ 2(2分)
(4)O2+4e-+4H+ = 2H2O(3分),1.2(2分)
(1)a:该可逆反应:正反应气体系数不同,则容器内压强是个变量,何时恒定了,则说明达到平衡。
b:只给出了两个正反应速率,并不能说明正逆反应速率相等,错;
c:正反应是放热反应,升温平衡逆向移动,CO的转化率降低
d:催化剂可改变反应速率但不能改变平衡状态和物质的转化率
(2)该可逆反应,正反应是放热反应,升温,反应速率加快,达到平衡所用时间短;平衡逆向移动,CO的转化率降低
(3)由盖斯定律可得总反应:(①-②+4×③)/2
(4)氢离子向正极移动,氧气在反应中得到电子,因此在正极通入的是氧气,所以电极反应式为O2+4e+4H=2H2O。
电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O;反应中电子转移为12e,故当6.4 g甲醇完全反应时有1.2NA个电子发生转移
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

近年来,由于温室效应和资源短缺等问题,关于CO2和碳酸盐应用的研究受到人们的重视。某研究小组利用反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=-41.2kJ/mol ,制备CO2与H2的混合气体,并进一步研究CO2与H2以不同的体积比混合时在合适条件下的反应产物应用。
(1) 已知:850℃时在一体积为10 L的恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,CO和H2O浓度变化如图1所示:

下列说法正确的是      (填序号)
A.达到平衡时,氢气的物质的量是0.12mol
B.达到平衡时,反应体系最终会放出49.44kJ热量
C.在0—4min,混合气体的平均相对分子质量增大
D.第6min时,若升高温度,反应平衡常数会减小
E.第8min时,若充入氦气,会导致v(CO)<v(H2O)
(2) 850 ℃时,若在容积为2 L的密闭容器中同时充入1.0 mol CO,3.0 mol H2O,1.0 mol CO2和x mol H2。若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是                        
(3) 如将H2与CO2以4:1的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。已知:
CH4 (g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l)   ΔH1=-890.3 kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)            ΔH2=-285.8 kJ/mol
则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是                              
(4) 熔融盐燃料电池(见图2)是以熔融碳酸盐为电解质,以CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是CH4 +4CO32-8e=5CO2+2H2O。正极的电极反应是________。为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环,则A物质的化学式是_________。实验过程中,若通入了标准状况下空气448 L(假设空气中O2体积分数为20%),则熔融盐燃料电池消耗标准状况下CH4____________L。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:问答题

甲醇是重要的化工原料,在日常生活中有着广泛的应用。
(1)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)
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
①在以上制备甲醇的两个反应中:反应Ⅰ优于反应Ⅱ,原因为_________________。
②对于反应Ⅰ,下图甲表示能量的变化;图乙表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时闻峦化。

在“图甲”中,曲线__________(填:“a”或“b”)表示使用了催化剂;该反应属于________(填:“吸热”、“放热”)反应。在图乙中从反应开始到建立平衡,用H2浓度变化表示的反应速率为_____________;该温度下CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的化学平衡常数为__________.
③对于反应Ⅱ,在一定温度时,将lmol CO2年和3mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为a,则容器内的平衡压强与起始压强之比为__________;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是____________。
a.升高温度
b.增加CO2的量
c.充入He,使体系总压强增大
d.按原比例再充入CO2和H2   
(2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种 污染,其原理是:通电后,将Co2氧化成Co3,然后以Co3做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程。

①阳极电极反应式为____________。
②除去甲醇的离子方程式为________________。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

硫-碘循环分解水制氢主要涉及下列反应:
Ⅰ.SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI     Ⅱ. 2HIH2+I2(g) 
Ⅲ. 2H2SO4=2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是      
a.反应Ⅲ易在常温下进行      
b.反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
c.循环过程中需补充H2O    
d.循环过程中产生1 mol O2的同时产生1 mol H2
(2)一定温度下,向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g),发生反应Ⅱ,H2物质的量随时间的变化如右图所示。那么,0~2 min内的平均反应速率:υ(HI)=                   

相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则   是原来的2倍。
a.压强               b.HI的平衡浓度   
c.达到平衡的时间     d.平衡时H2的体积分数
(3)用足量Zn和一定量的硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离
(H2OH+OH)平衡     移动(填“向左”“向右”或者“不”);若要减小产生H2的速率而又不影响产生H2的总量,应向硫酸中加入下列试剂中的      
a.Na2CO3溶液  b.K2SO4溶液  c.NaNO3溶液 d.水  e.CuSO4溶液
(4)以H2为燃料制成燃料电池,若:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-572 kJ/mol,
当电池释放228.8 kJ电能时,生成1 mol液态水,该电池的能量转化率为    

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

化学平衡常数(K)、弱酸的电离平衡常数(Ka)、难溶物的溶度积常数(KSP)是判断物质性质或变化的重要的平衡常数。下列关于这些常数的说法中,正确的是
A.平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂等有关
B.当温度升高时,弱酸的电离平衡常数Ka变小
C.KSP(AgCl) > KSP(AgI) ,由此可以判断AgCl(s) + I(aq)= AgI(s)+ Cl(aq)能够发生
D.Ka(HCN) < Ka(CH3COOH) ,说明物质的量浓度相同时,氢氰酸的酸性比醋酸强

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(16分)尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。
⑴工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成,其反应方程式为     
⑵当氨碳比=4时,CO2的转化率随时间的变化关系如右图所示。

①A点的逆反应速率v(CO2)      B点的正反应速率v(CO2)(填 “大于”、“小于”或“等于”)
②NH3的平衡转化率为       
⑶人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如右图。

①电源的负极为       (填“A”或“B”)。
②阳极室中发生的反应依次为              
③电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将       ;若两极共收集到气体13.44 L(标准状况),则除去的尿素为       g(忽略气体的溶解)。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

请回答下列化学有关问题:
(1)现代工业将煤汽化,既可以提高燃料的利用率、减少CO、SO2等的排放,又可以扩大水煤气的用途。
①已知:2C(s)+O2(g)=2CO(g);ΔH1 ,  2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);ΔH2
则反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);ΔH       。(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)
②CO和H2在一定条件下合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g);ΔH3。现在容积均为1L的a、b、c、d、e五个密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H2的混合气体,控温,进行实验测得相关数据如下图1和图2。

a. 该反应的ΔH3    0(选填“<”、“>”或“=”,下同), K1    K2  
b. 将容器d中的平衡状态转变到容器c中的平衡状态,可采取的措施有          
(2)煤汽化后的煤渣可提炼重金属。右图为某温度下,Fe(OH)3(s)、Mg(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液的pH,金属阳离子浓度变化情况。据图分析:

该温度下,溶度积常数的关系为:Ksp[ Fe(OH)3]____Ksp[Mg(OH)2]
(填:>、=、<);如果在新生成的Mg(OH)2浊液中滴入足量的Fe3+,振荡后,白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀,原因是           

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

I.已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) △H=+140kJ·mol1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)         △H=-221kJ·mol1
写出TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式:                
II.将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)
则可以判断该分解反应已经达到平衡状态的是        
A.2v(NH3)=v(CO2)                  B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变       D.密闭容器中氨气的体积分数不变
III.以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电解质是熔融碳酸盐。电池的一极通入O2和CO2,电极反应式为:O2+2CO2+4e-=2CO32-;另一极通入丙烷,电极反应式为                ;放电时,CO32移向电池的         (填“正”或“负”)极。
IV.如图装置所示,C、D、E、F都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和物质的量浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。

⑴若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为         
⑵现用丙装置作“铜的电解精炼”,则H应该是          。(填“纯铜”或“粗铜”)。
⑶上图甲装置电解CuSO4溶液一段时间后,向所得溶液中加入0.2mol Cu(OH)2后,恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则乙装置中,若不考虑Cl2的溶解及与碱的反应,此装置共产生气体       L(标准状况)。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

对可逆反应2A(s)+3B(g) C(g)+2D(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是
①增加A的量,平衡向正反应方向移动
②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v(正)减小
③缩小反应容器容积压强增大一倍,平衡不移动,v(正)、v(逆)不变
④增大B的浓度,v(正)>v(逆)
⑤加入催化剂,B的转化率提高
A.①②B.④C.③D.④⑤

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