(14分) 能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:反应I:CO2(g)+3H2
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(14分) 能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇: 反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1 反应II:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2 ①上述反应符合“原子经济”原则的是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”), ②下表所列数据是反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数(K)的变化
温度
| 250℃
| 300℃
| 350℃
| K
| 2.041
| 0.270
| 0.012
| I.由表中数据判断ΔH2 0(填“>”、“<”或“=”), Ⅱ.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.将CH3OH(g)从体系中分离 C.使用合适的催化剂 D.充入He,使体系总压强增大 E.按原比例再充入 CO和 H2 Ⅲ.某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)="0.2" mol·L-1,则CO的转化率为 ,此时的温度为 (从上表中选择);
(2)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如上图所示的原电池装置。 ①该电池工作时,OH-向_______极移动(填“正”或“负”), ②该电池负极的电极反应为 。 |
答案
考查绿色化学的思想、外界条件对平衡的影响以及电化学的应用等。 (1)①Ⅱ ② I.< Ⅱ.BE Ⅲ.80% 250℃(2)① 负 ②CH3OH +8OH-— 6e- = CO32- + 6H2O |
解析
(1)原子利用率达到100%的即符合绿色化学原则,所以反应Ⅱ符合“原子经济”原则;根据表中数据可判断,随着温度的升高,平衡常数逐渐减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应,即△H<0;升高温度平衡向逆反应方向移动,生成物的产率降低,A不正确。B相当于降低生成物浓度,平衡向逆反应方向移动,增大产率,正确。催化剂只影响反应速率,不影响平衡状态,C不正确。D只压强增大,但反应物的浓度并没有增大,平衡不移动,不正确。E相当于增大反应物的浓度平衡平衡向正反应方向移动,产率增大。 (2)原电池中负极失去电子,经导线传递到正极上,正极得到电子,所以溶液中的阳离子向正极移动,而阴离子向负极移动。根据燃料电池的装置图可判断通入氧气的电极是正极,甲醇在负极通入,由于电解质是氢氧化钾溶液显强碱性,所以甲醇的氧化产物是碳酸钾和水。 |
举一反三
(12分)工业上一般可采用如下反应来合成甲醇: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-a kJ·mol-1
(1)上图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。 ①a __0(填“>” “<” “=”)。 ②下列说法正确的是_ _(填序号)。 a.1mol CO(g)和2mol H2(g)所具有的能量小于1mol CH3OH(g)所具有的能量 b.将1mol CO(g)和2mol H2(g)置于一密闭容器中充分反应后放出a KJ的热量 c.升高温度,平衡向逆反应移动,上述热化学方程式中的a值将减小 d.如将一定量CO(g) 和H2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热aKJ,则此过程中有1molCO(g)被还原 (2)在一定条件下,科学家利用从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇,其过程如下图所示:
①该合成路线对于环境保护的价值在于_ _。 ②15%~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作CO2 吸收剂。用离子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱碱性的原因: 。 (3)甲醇燃料电池的工作原理如下左图所示。该电池工作时,c口通入的物质发生的电极 反应式为:_ _。
(4)以上述电池做电源,用上右图所示装置,在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中,发现溶液逐渐变浑浊,原因是(用相关的电极反应式和离子方程式表示): _ 。 |
下列物质中,既有离子键又有共价键的是A.Ca(NO3)2 | B.KOH | C.H2O | D.NH4F |
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下列化合物中既含有离子键又含有非极性共价键的化合物是( )A.CaBr2 | B.NaOH | C.Na2O2 | D.H2O2 |
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下列关于化学键的说法正确的是A.化学键是分子与分子之间的作用力 | B.形成物质中的化学键时,要吸收能量 | C.化学键的断裂和形成吸收或放出的能量不同是化学反应中能量变化的主要原因 | D.形成或断裂同一种化学键,放出或吸收的能量是不相等的,这是化学反应中能量变化的主要原因 |
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