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) Δ
题型:不详难度:来源:
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在其他条件不变得情况下,考察温度对反应II的影响,实验结果如图所示 由图中数据判断 ΔH2 0 (填“>”,“=”或“<”). ③某温度下,将2 mol CO2和6 mol H2充入2L的密闭容器中,发生反应II,达到平衡后,测得c(CO2)= 0.2 mol/L, 则此时容器中的压强为原来的 倍 (2)已知在常温常压下: ① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH =-1275.6 kJ/mol ② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH =-566.0 kJ/mol ③ H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44.0 kJ/mol 请计算1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为 。 (3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置.
①该电池负极的电极反应为 ②此电池消耗甲醇1.6克时,反应中电子转移数目为 ③若以此燃料电池为铅蓄电池充电,则应将图中右侧电极连接蓄电池的 (填正极或负极) |
答案
(1) ① I ② < ③ 0.6 (2)442.8 KJ (3)CH3OH+8OH- -6e- = CO32- +6H2O0.3NA 负极 |
解析
试题分析:(1)原子经济就是反应物的原子全部转化为生成物。选择反应I的化合反应。由图可知:T2>T1。升高温度甲醇的物质的量减少,说明升高温度化学平衡向逆反应方向移动。根据平衡移动原理:升高温度化学平衡向吸热反应方向移动。即逆反应方向是吸热反应,所以正反应是放热反应。故△H2<0.③反应开始时C(CO2)="1mol/L," C(H2)=3mol/L由于达到平衡后,测得c(CO2)= 0.2 mol/L,CO2改变浓度是0.8mol/L,所以H2改变浓度为2.4mol/L. H2平衡浓度为0.6mol/L.产生的甲醇、水蒸汽的浓度都是0.8mol/L.平衡时总浓度是2.4mol/L,而开始时总浓度是4mol/L。所以这时的压强是开始的2.4mol/L÷4mol/L=0.6倍。(2)①-②+③×4得:2CH3OH(l) + 2O2(g) =" 2CO" (g) + 4H2O(l) ΔH =-1275.6 kJ/molΔH =-885.6 kJ/mol。所以产生1mol一氧化碳和液态水放出的热量为442.8 KJ.(3)甲醇燃料电池的负极是通入甲醇的电极,电极反应为CH3OH+8OH- -6e- = CO32- +6H2O。每摩尔的甲醇反应转移电子9摩尔。消耗甲醇1.6克时,n(CH3OH)=1.6g÷32g/mol=0.05mol,所以转移电子0.3 NA。③若以此燃料电池为铅蓄电池充电,则应将图中右侧电极连接蓄电池的负极。 |
举一反三
氮及其化合物与人类各方面有着密切的联系。Ⅰ现有一支15mL的试管,充满NO倒置于水槽中,向试管中缓缓通入一定量氧气,当试管内液面稳定时,剩余气体3mL。则通入氧气的体积可能为 mL。 Ⅱ目前,消除氮氧化物污染有多种方法。 (1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知: ①CH4(g)+4NO2(g)= 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H="-574kJ/mol" ②CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H="-1160kJ/mol" ③H2O(g)= H2O(l) △H=-44kJ/mol 写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g) 、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式 。 (2)用活性炭还原法处理氮氧化物,有关反应为: 某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T0C)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是_______ ;(选填字母代号) A.容器内CO2的浓度保持不变 B.v正(N2)="2" v正(NO) C.容器内压强保持不变 D.混合气体的密度保持不变 E.混合气体的平均相对分子质量保持不变 ②前20分钟,平均反应速率v(NO)= 。v(NO)=(0.1- 0.04)/ 20 = 0.003mol·L-1· min-1 ③在T0C时,该反应的平衡常数为_______(保留两位小数); ④在30 min,改变某一条件反应重新达到平衡,则改变的条件是_______ 。 (3)科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:
研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下表中。
实验编号
| T(0C)
| NO初始浓度 (mol/L)
| CO初始浓度 (mol/L)
| 催化剂的比 表面积(m2/g)
| Ⅰ
| 280
| 1.20×10-3
| 5.80×10-3
| 82
| Ⅱ
| a
| b
| c
| 124
| Ⅲ
| 350
| d
| e
| 124
| 上表中:a=_______,b=________,e=________ 。 |
(1)在298K时,1mol C2H6 在氧气中完全燃烧生成CO2和液态水,放出热量1558.3kJ。写出该反应的热化学方程式 。 (2)利用该反应设计一个燃料电池:用KOH溶液作电解质溶液,多孔石墨作电极,在电极上分别通入乙烷和氧气。通入乙烷气体的电极应为 极(填“正”或“负”),该电极上发生的电极反应式为 。 (3)在右图所示实验装置中,石墨棒上的电极反应式为 。如果起始时盛有1L pH=5的CuSO4溶液(25℃,CuSO4足量),一段时间后溶液的pH变为1,此时可观察到的现象是 。若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入 (填物质名称),其质量约为 。
(4)将普通碳钢钉放入“84消毒液”(NaClO溶液)中浸泡一段时间。预期的实验现象是 。 (5)为了进一步探究碳钢钉在该消毒液(NaClO)中的腐蚀原理,某同学设计了如图所示实验装置,写出碳(C)极上发生的电极反应式 。
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到目前为止,由化学能转变为热能或电能仍然是人类使用最主要的能源。 (1)化学反应中放出的热能(焓变,ΔH)与反应物和生成物的键能(E)有关。 已知:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-185kJ/mol E(H-H)=436 kJ/mol,E(Cl-Cl)=247 kJ/mol 则E(H-Cl)= ; (2)已知:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25kJ/mol 3 Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47kJ/mol Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+19kJ/mol 请写出CO还原FeO的热化学方程式: ; 最近,又有科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高。一个电极通入空气,另一个电极通入汽油蒸汽。其中固体电解质是掺杂了Y2O3(Y:钇)的ZrO2(Zr:锆) 固体,它在高温下能传导O2-离子(其中氧化反应发生完全)。以丁烷(C4H10)代表汽油。 ①电池的正极反应式为 ____ ; ②放电时固体电解质里的O2-离子的移动方向是向 极移动(填正或负)。 |
(1)已知:① TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140 kJ·mol-1 ②2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1 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:________________。 (2)有一类甲醇质子交换膜燃料电池,需将甲醇蒸气转化为氢气,两种反应原理是: A.CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ·mol-1 B.CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-676.7 kJ·mol-1 由上述方程式可知,CH3OH的标准燃烧热________(填“大于”“等于”“小于”或“不能确定”)-676.7 kJ·mol-1。已知水的气化热为44 kJ·mol-1,则氢气燃烧的热化学方程式为__________________________。 |
已知化学键能:Si—Si:M KJ/mol O=O:N KJ/mol Si—O:Q KJ/mol,则Si (s) + O2 (g) =SiO2 (s); ΔH=( )A.—(4Q—2M—N)KJ/mol | B.—(4Q—M—2N)KJ/mol | C.—(2Q—M—2N)KJ/mol | D.—(2Q—2M—N)KJ/mol |
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