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:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1反应Ⅱ:CO2

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:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1反应Ⅱ:CO2

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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:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(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Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度
250 ℃
300 ℃
350 ℃
K
2.041
0.270
0.012
 
由表中数据判断,ΔH1______0(填“>”、“=”或“<”)。
③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L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)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)    ΔH1=-1 275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)    ΔH2=-566.0 kJ·mol-1
③H2O(g)=H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ·mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
__________________________________________________________。
答案
(1)①Ⅰ ②< ③80% 250 ℃
(2)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)   ΔH=-442.8 kJ·mol-1
解析
(1)①反应Ⅰ的产物只有甲醇,而反应Ⅱ的产物有两种,故反应Ⅰ符合“原子经济”原则;②观察图表数据可得,升温时,K值变小,说明该反应的正反应为放热反应,即ΔH1<0;③CO的转化率为(2 mol-0.2 mol·L-1×2 L)/2 mol×100%=80%;此时的化学平衡常数为K= ≈2.041,故此时的温度为250 ℃。(2)将三个热化学方程式进行变形:[①+(-②)+4×③]× ,可得甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式,即CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ΔH=[ΔH1+(-ΔH2)+4ΔH3=-442.8 kJ·mol-1
举一反三
(创新预测题)将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为:
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
H2(g)+ O2(g)=H2O(g) ΔH=-242.0 kJ·mol-1
CO(g)+ O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
请回答:
(1)根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应的热化学反应方程式:_____________________________。
(2)比较反应热数据可知,1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”;乙同学根据盖斯定律做出如图循环图

并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。
请分析:甲、乙两同学观点正确的是________(填“甲”或“乙”);判断的理由是
_______________________________________________________。
(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点,请列举其中的两个优点______________________________________________________
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2012年11月16日,5名男孩被发现死于贵州省毕节市七星关区街头垃圾箱内,经当地公安部门初步调查,5名男孩是因在垃圾箱内生火取暖导致CO中毒而死亡。
(1)CO中毒是由于CO与血液中血红蛋白的血红素部分反应生成碳氧血红蛋白,反应的化学方程式可表示为CO+HbO2O2+HbCO,实验表明,c(HbCO)即使只有c(HbO2)的 ,也可造成人的智力损伤。已知t ℃时上述反应的平衡常数K=200,吸入肺部O2的浓度约为1.0×10-2 mol·L-1,若使c(HbCO)小于c(HbO2)的,则吸入肺部CO的浓度不能超过______mol·L-1
(2)有如下三个与CO相关的反应:
Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH=Q1,平衡常数K1
Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH=Q2,平衡常数为K2
H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=Q3,平衡常数为K3
在不同的温度下K1、K2、K3的数值如下:
T/℃
K1
K2
K3
700
1.47
2.38
0.62
900
2.15
1.67
 
 
请回答下列问题:
①Q1、Q2、Q3的关系式:Q3=________。
②K1、K2、K3的关系式:K3=________,根据此关系式可计算出上表中900 ℃时,K3的数值为________(精确到小数点后两位)。可进一步推断反应H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)为________(填“放”或“吸”)热反应,Q3________0(填“>”、“<”或“=”)。③改变条件使可逆反应H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)已经建立的平衡逆向移动,可采取的措施有________。
A.缩小容器体积      B.降低温度
C.使用催化剂   D.设法增加H2O(g)的量
E.升高温度
(3)在一定条件下,使CO和O2的混合气体13 g充分反应,所得混合气体在常温下与足量的Na2O2固体反应,结果固体增重7 g,则原混合气体中CO的质量是________g。
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NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
(1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:__________________________。
(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:

①写出该反应的热化学方程式:_______________________________。
②随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是____。
(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx的排放。
①当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:______________________________
②当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下:12MgO<20CaO<38SrO<56BaO。原因是___________________________________________,
元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOx的吸收能力逐渐增强。
(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:

①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)
②写出NiO电极的电极反应式:______________________________________。
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盖斯定律认为:不管化学过程是一步或分为数步完成,这个过程的热效应是相同的。
已知:H2O(g)= H2O(l) △H1 =-Q1 kJ·mol-1(Q1>0)
C2H5OH(g)= C2H5OH(l) △H2 =-Q2 kJ·mol-1(Q2>0)
C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) △H3 = -Q3 kJ·mol-1(Q3>0)若使23g液态乙醇完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为(kJ)
A.Q1+ Q2+Q3B.0.5(Q1+Q2+Q3
C.0.5 Q1-1.5 Q2+0.5Q3D.1.5 Q1-0.5 Q2+0.5Q3

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对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。
(1)N2、O2和H2相互之间可以发生化合反应,已知反应的热化学方程式如下:
N2(g)+O2(g)=2NO(g)     H=+180.5kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   H =-483.6 kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)   H =-92.4 kJ·mol-1
则氨的催化氧化反应的热化学方程式为                
(2)汽车尾气净化的一个反应原理为:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)  H<0。
一定温度下,将2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中,反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。

①NO的平衡转化率为   ,0~20min平均反应速率v(NO)为             。25min时,若保持反应温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.8 mol,则化学平衡将         移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②若只改变某一反应条件X,反应由原平衡I达到新平衡II,变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是      (填字母代号)。

催化剂

 
(3)某化学小组拟设计以N2和H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl为电解质溶液制成燃料电池,则该电池的正极反应式为                 。假设电解质溶液的体积不变,下列说法正确的是         (填字母代号)。
a.放电过程中,电解质溶液的pH保持不变
b.溶液中的NH4Cl浓度增大,但Cl-离子浓度不变
c.每转移6.021023个电子,则有标准状况下11.2L电极反应物被氧化
d.为保持放电效果,电池使用一段时间需更换电解质溶液
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