(2013•河南模拟)二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排,高效利用能源,能够减少二氧化碳的排放.

(2013•河南模拟)二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排,高效利用能源,能够减少二氧化碳的排放.
(1)有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:
已知:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ•mol-1
CH3OH(g)═CH3OH(l)△H=-b kJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-c kJ•mol-1
H2O(g)═H2O(l)△H=-d kJ•mol-1,则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为:
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-([3/2]c+2d-a-b)kJ•mol-1
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-([3/2]c+2d-a-b)kJ•mol-1

(2)在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中,通入2mol CO2和3mol H2,发生的反应为:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ•mol-1(a>0),测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图1所示.

①能说明该反应已达平衡状态的是______.
A.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C.单位时问内每消耗1.2mol H2,同时生成0.4mol H2O
D.反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1,且保持不变
②从0min到10min,v(H2)=______.
③下列措施中能使
n(CH3OH)
n(CO2)
增大的是______(选填编号).
A.升高温度
B.恒温恒容下充入He(g)
C.将H2O(g)从体系中分离
D.恒温恒容再充入2mol CO2和3mol H2
④计算该温度下此反应的平衡常数K=______.若改变______条件(填选项),可使K=1.
A.增大压强B.增大反应物浓度C.降低温度D.升高温度E.加入催化剂
(3)某甲醇燃料电池原理如图2所示
①则M区发生的电极反应式为______.
②用上述电池做电源,用图3装置电解饱和食盐水(电极均为惰性电极).则该电解反应的总反应的离子方程式为:
2Cl-+2H2O
通电
.
H2↑+Cl2↑+2OH-
2Cl-+2H2O
通电
.
H2↑+Cl2↑+2OH-
.假设溶液体积为300mL,当溶液的pH值为13时(在室温下测定),理论上消耗甲醇的质量为______(忽略溶液体积变化).
尘埃飞扬 1年前 已收到1个回答 举报

sayacom 幼苗

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解题思路:(1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式;
(2)①CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ•mol-1 ,反应时气体体积减小的放热反应,反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同,个成分含量保持不变,分析选项;
②依据图象分析计算二氧化碳的反应速率,结合反应速率之比等于化学方程式计量数之比计算氢气的反应速率;
③结合平衡移动方向,分析判断能使
n(CH3OH)
n(CO2)
增大选项;
④依据平衡浓度计算费用平衡常数,结合平衡常数增大需要平衡正向进行,平衡常数随温度变化分析判断;
(3)①依据原电池装置图象分析,氢离子移向正极,所以M为原电池负极,N为正极,负极是甲醇燃料失电子在酸性介质中生成二氧化碳,据此书写电极反应;
②电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠,结合化学方程式书写离子方程式;依据电子守恒计算消耗甲醇质量.

(1)①CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ•mol-1
②CH3OH(g)═CH3OH(l)△H=-b kJ•mol-1
③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-c kJ•mol-1
④H2O(g)═H2O(l)△H=-d kJ•mol-1
依据盖斯定律计算③×[3/2]+2④-①-②得到表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为:CH3OH(l)+[3/2]O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-([3/2]c+2d-a-b)kJ•mol-1
故答案为:CH3OH(l)+[3/2]O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-([3/2]c+2d-a-b)kJ•mol-1
(2)①CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ•mol-1(a>0),反应是气体体积减小的放热反应;
A.CO2的体积分数在混合气体中保持不变,是破坏标志,故A符合;
B.平衡气体质量不变,反应前后气体物质的量减小,混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化,说明反应达到平衡,故B符合;
C.单位时问内每消耗1.2mol H2,同时生成0.4mol H2O,只能表示反应正向进行,不能说明反应达到平衡,故不符合;
D.化学方程式定量关系可知,反应过程中和平衡状态下,反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1,且保持不变,不能说明反应达到平衡,故D不符合;
故答案为:AB;
②图象分析可知二氧化碳的反应速率V(CO2)=[1.00mol/L−0.75mol/L/10min]=0.025mol/L•min;
反应速率之比等于化学方程式计量数之比,V(H2)=3V(CO2)=3×0.025mol/L•min=0.075 mol•L-1•min-1
故答案为:0.075 mol•L-1•min-1
③CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ•mol-1(a>0),反应是气体体积减小的放热反应;下列措施中能使
n(CH3OH)
n(CO2)增大的是
A.反应是放热反应,升高温度平衡逆向进行,使
n(CH3OH)
n(CO2)减小,故A不符合;
B.恒温恒容下充入He(g),总压增大,分压不变,平衡不动,使
n(CH3OH)
n(CO2)不变,故B不符合;
C.将H2O(g)从体系中分离,平衡正向进行,使
n(CH3OH)
n(CO2)增大,故C符合;
D.恒温恒容再充入2mol CO2和3mol H2 ,增大压强平衡正向进行,使
n(CH3OH)
n(CO2)增大,故D符合;
故答案为:CD;
④依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度计算平衡常数
CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol/L) 11.5 0 0
变化量(mol/L) 0.250.75 0.25 0.25
平衡量(mol/L) 0.75 0.75 0.25 0.25
平衡常数K=
0.25×0.25
0.75×0.75

点评:
本题考点: 物质的量或浓度随时间的变化曲线;反应热和焓变;化学电源新型电池;化学平衡的影响因素.

考点点评: 本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算分析化学平衡影响因素,平衡移动原理的分析判断,注意图象分析应用,原电池、电解池原理的分析判断,掌握基础是关键,题目难度中等.

1年前

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