化学键 | H-H | C-O | C≡O | H-O | C-H |
E/(kJ•mol-1) | 436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
容器编号 | 温度(℃) | 起始物质的量(mol) | 平衡物质的量(mol) | |
CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | H2O | ||
Ⅰ | 387 | 0.20 | x | |
Ⅱ | 387 | 0.40 | y | |
Ⅲ | 207 | 0.20 | 0.090 | 0.090 |
分析 (1)①反应热=反应物总键能-生成物总键能;
②起始时投入2molH2、1molCO,二者按2:1反应,故平衡时二者物质的量之比为2:1,二者分压之比为2:1,设平衡时CO分压为p,则氢气分压为2p,结合平衡常数计算CO分压,相同条件下,压强之比等于物质的量之比,进而计算平衡混合气体中CH3OH的物质的量分数;
增大压强反应速率加快,正反应为气体物质的量减小的反应,平衡正向移动;
(2)①Ⅱ等效为在I的基础上压强增大一倍,反应前后气体体积不变,平衡不移动,反应物转化率不变;
②计算浓度商Qc,与平衡常数比较,若Qc=K,处于平衡状态,若Qc>K,反应向逆反应进行,若Qc<K,反应向正反应进行;
③计算207℃时该反应的化学平衡常数,与387℃时平衡常数K=4比较,判断反应是吸热反应还是放热反应,应改变温度使Ⅱ中平衡正向移动;
(3)由结构示意图可知,电解池左侧发生氧化反应、右侧发生还原反应,则电解池左侧为阳极,连接电源的正极,右侧为阴极,连接电源的负极,阳极是甲醇、CO失去电子生成(CH3O)2CO与氢离子;
根据电子转移守恒计算生成(CH3O)2CO的物质的量,再根据m=nM计算其质量.
解答 解:(1)①反应热=反应物总键能-生成物总键能,则△H=2×436kJ.mol-1+1076kJ.mol-1-3×413kJ.mol-1-343kJ.mol-1-465kJ.mol-1=-99kJ.mol-1,
故答案为:-99;
②起始时投入2molH2、1molCO,二者按2:1反应,故平衡时二者物质的量之比为2:1,二者分压之比为2:1,设平衡时CO分压为p,则氢气分压为2p,该反应的平衡常数Kp=6.0×10-3(kPa)-2,反应达到平衡时p(CH3OH)=24.0kPa,则$\frac{24kPa}{(2p)^{2}×p}$=6.0×10-3(kPa)-2,解得p=10kPa,相同条件下,压强之比等于物质的量之比,故平衡时H2、CO、CH3OH的物质的量之比为20:10:24=10:5:12,则平衡混合气体中CH3OH的物质的量分数为$\frac{12}{10+5+12}$=44.4%;
增大压强使反应体系各组分浓度增大,反应速率加快,正反应为气体物质的量减小的反应,压强增大平衡正向移动,H2、CO的转化率增大,CH3OH的产率增大,
故答案为:44.4%;增大压强使反应体系各组分浓度增大,反应速率加快,正反应为气体物质的量减小的反应,压强增大平衡正向移动,H2、CO的转化率增大,CH3OH的产率增大;
(2)①Ⅱ等效为在I的基础上压强增大一倍,反应前后气体体积不变,平衡不移动,反应物转化率不变,设转化率为a,则x=2a,y=4a,故$\frac{x}{y}$=$\frac{1}{2}$,
故答案为:$\frac{1}{2}$;
②浓度商Qc=$\frac{0.15×0.1}{0.{1}^{2}}$=1.5<K=4,故反应向正反应进行,故答案为:正;
③207℃时,平衡时甲醚与水均为0.09mol,则消耗的甲醇为0.18mol,平衡时甲醇为0.02mol,则平衡常数K=$\frac{0.09×0.09}{0.0{2}^{2}}$=20.25,大于387℃时平衡常数,说明降低温度平衡向正反应进行,故正反应为放热反应,容器Ⅱ中反应达到平衡后,若要进一步提高甲醚的产率,可在温度方面的措施为:降低温度,
故答案为:降低温度;
(3)由结构示意图可知,电解池左侧发生氧化反应、右侧发生还原反应,则电解池左侧为阳极,连接电源的正极,右侧为阴极,连接电源的负极,B为电源的负极,阳极是甲醇、CO失去电子生成(CH3O)2CO与氢离子,电极反应式为:2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+,
消耗氧气为$\frac{1120}{22.4L/mol}$=50mol,根据电子转移守恒可知,生成(CH3O)2CO的物质的量为$\frac{50mol×4}{2}$$\frac{50mol}{2}$=100mol,则制得(CH3O)2CO的质量为100mol×90g/mol=9000g=9Kg,
故答案为:B;2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+;9.
点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应热计算、电化学等,侧重考查学生解决问题能力,难度中等.
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
氧化物 | CaO | Al2O3 | SiO2 | H2O |
质量分数 | 0.1420 | 0.2602 | 0.4592 | 0.1378 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
实验编号 | 实验目的 | T/℃ | NO初始浓度(mol/L) | CO初始浓度(mol/L) | 同质量的同种催化剂的比表面积m2/g |
Ⅰ | 为以下实验作参照 | 280 | 6.5×10-3 | 4.00×10-3 | 80 |
Ⅱ | 探究同质量的同种催化剂的比表面积对尾气转化速率的影响 | 280 | 6.5×10-3 | 4.00×10-3 | 120 |
Ⅲ | 探究温度对尾气转化速率的影响 | 360 | 6.5×10-3 | 4.00×10-3 | 80 |
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科目:高中化学 来源: 题型:多选题
A. | 1molCl2参加反应转移电子数一定为2NA | |
B. | 1mol甲烷分子所含质子数为10NA | |
C. | 0.1molFe粉与足量水蒸气反应生成H2分子数为0.1NA | |
D. | 含0.4molAl3+的Al2(SO4)3中含SO42-的物质的量是0.6NA |
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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:解答题
A的用量 | B的用量 | A2B的质量 | |
甲 | 7.0 g | 1.0 g | 5.0 g |
乙 | 4.0 g | 4.0 g | 5.0 g |
丙 | a g | b g | 3.0 g |
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