目前工业上有一种用CO2来生产燃料甲醇的方法,可以将CO2变废为宝。(1)已知在常温常压下:①2CH3OH(l)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g)
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目前工业上有一种用CO2来生产燃料甲醇的方法,可以将CO2变废为宝。 (1)已知在常温常压下: ①2CH3OH(l)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g) △H= _1275.6 kJ·mol-1 ②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) △H= _556.0 kJ·mol-1 ③H2O(l) = H2O(g) △H="+" 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 。 (2)某同学利用甲醇燃料电池为电源,设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色。则电源中a极为 极(填“正”或“负”),其电极反应式为 。装置上端A极电极材料是 (填化学式),B电极上的电极反应式为 。
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:CO(g) +H2O(g) CO2(g) + H2(g),得到如下三组数据:
实验组
| 温度/℃
| 起始量/mol
| 平衡量/mol
| 达到平衡所需时间/min
| H2O
| CO
| CO2
| 1
| 650
| 2
| 4
| 1.6
| 5
| 2
| 900
| 1
| 2
| 0.4
| 3
| 3
| 900
| 1
| 2
| 0.4
| 1
| ①该反应的正反应为 (填“吸”或“放”)热反应。 ②实验1中,以v(H2)表示的平均反应速率为 。 ③900℃时,按CO(g)、H2O(g)、CO2(g) 和H2(g)的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分别加入该容器,则此时反应的v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”中之一)。 ④实验3跟实验2相比,改变的条件可能是 。 |
答案
(1)CH3OH(l)+ O2(g)=" CO" (g)+2H2O(l) △H= _447.8 kJ·mol-1(2分); (2)正(1分),O2+4e-+2H2O=4OH-(2分),Fe(1分),2H++2 e-=H2(或2H2O+2e-=H2+2OH-)(2分); (3)① 放(2分)②0.16mol/(L·min) (2分)③<(2分)④使用了催化剂;加大了压强 (任答一种,2分)。 |
解析
试题分析: (1)根据题给的热化学方程式,可将(①-②)/2+③可得出:CH3OH(l)+ O2(g)=" CO" (g)+2H2O(l) △H= _447.8 kJ·mol-1; (2)根据装置图和生成的氢氧化亚铁较长时间不变色可知,AB两端中一端生成的亚铁离子而不能生成氯气(氯气具有强氧化性),另一端生成氢气,故A端为阳极,电极材料为铁,放电生成亚铁离子;B端为阴极,电极材料为铁,电极反应式为:2H++2 e-=H2(或2H2O+2e-=H2+2OH-);甲醇燃料电池中,a端为正极,发生的电极反应为:O2+4e-+2H2O=4OH-; (3)分析1、2两组实验数据,1组中k=2.67,2组中k=0.17,故此随温度的升高k值减小,说明反应正向放热;1组中达到平衡时,c(H2)=0.8mol/L,反应时间为5min,故反应速率为:v(H2)=0.16mol/(L·min);若在900℃时,按CO(g)、H2O(g)、CO2(g) 和H2(g)的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分别加入该容器,则Qc=0.6,大于此温度下的k值,此时反应向逆向移动,故v(正)<v(逆) ;再对比2、3组实验数据,可知反应没有发生移动,只是反应速率加快,故此可能是使用了催化剂或加大了压强。 |
举一反三
下列有关说法正确的是A.4CuO(s)=2Cu2O(s)-+O2(g)在室温下不能自发进行,说明该反应△H<0 | B.生铁和纯铁同时放入海水中,纯铁更易腐蚀 | C.常温下,PbSO4易溶于pH=7的CH3COONH4溶液,说明((CH3COO)2Pb是弱电解质 | D.H2S(g)+FeO(s) FeS(s)+H2O(g),其他条件不变时增大压强,反应速v(H2S)和H2S的平衡转化率均增大 |
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下列有关说法正确的是A.一定条件下,使用催化剂能加快反应速率但不能改变平衡转化率 | B.氢氧燃料电池的能量转换形式仅为化学能转化为电能 | C.在NH4HSO4溶液中由于NH4+的水解促进了水的电离,所以水的电离程度增大 | D.在一密闭容器中发生2SO2+O22SO3反应,增大压强,平衡会正向移动,的值增大 |
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天然气、煤炭气(CO、H2)的研究在世界上相当普遍。其中天然气和二氧化碳可合成二甲醚,二甲醚与水蒸气制氢气作为燃料电池的氢能源,比其他制氢技术更有优势。主要反应为: ①CH3OCH3(g) +H2O(g) 2CH3OH(g) △H= 37Kj·mol-1 ②CH3OH(g)+H2O(g) 3 H2(g)+CO2(g) △H =49Kj·mol-1 ③CO2(g) +H2(g) CO(g) +H2O(g) △H=41.3Kj·mol-1 其中反应③是主要的副反应,产生的CO对燃料电池Pt电极有不利影响。 请回答下列问题: (1)二甲醚可以通过天然气和CO2合成制得,该反应的化学方程式为 。 (2)CH3OCH3(g)与水蒸气制氢气的热化学方程式为 。 (3)下列采取的措施和解释正确的是 。(填字母序号) A.反应过程在低温进行,可减少CO的产生 B.增加进水量,有利于二甲醚的转化,并减少CO的产生 C.选择在高温具有较高活性的催化剂,有助于提高反应②CH3OH的转化率 D.体系压强升高,虽然对制取氢气不利,但能减少CO的产生 (4)煤炭气在一定条件下可合成燃料电池的另一种重要原料甲醇,反应的化学方程式为: CO (g) +2H2(g) CH3OH(g) △H <0。现将l0mol CO与20mol H2置于密闭容器中,在催化剂作用下发生反应生成甲醇,CO的平衡转化率()与温度、压强的关系如下图所示。
①自反应开始到达平衡状态所需的时间tA tB(填“大于”、“小于”或“等于”)。 ②A、C两点的平衡常数KA KC(填“大于”、“小于”或“等于”)。 (5)某工作温度为650oC的熔融盐燃料电池,是以镍合金为电极材料,负极通人煤炭气(CO、H2),正极通人空气与CO2的混合气体,用一定比例的Li2CO3和Na2CO3混合物做电解质。请写出正极的电极反应式 ____ 。 |
下列有关说法错误的是A.反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)低温下能自发进行,说明该反应的△H<0 | B.Mg在空气中燃烧时发出耀眼的白光,可用于制造信号弹 | C.纯碱溶于热水中去污效果增强,说明纯碱的水解是吸热反应 | D.反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)(△H<0)达平衡后,降低温度,正反应速率增大、逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动 |
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下列四个图像的有关说法正确的是
A.①表示反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的能量变化,则该反应的△H="183" kJ·mol-1 | B.②表示其它条件不变时,反应4A(g)+3B(g)2C(g)+6D在不同压强下B%(B的体积分数)随时间的变化,则D一定是气体 | C.③表示体积和pH均相同的HCl、CH3COOH两种溶液中,分别加入足量的锌,产生H2的体积随时间的变化,则a表示的是HCl溶液 | D.④表示10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3和NaHCO3两种溶液中,分别滴加0.l mol/L HCl溶液时,CO2的体积随盐酸体积的变化,则b表示的是NaHCO3溶液 |
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