Ⅰ:工业上用CO2和H2在一定条件发生如下反应合成甲醇并放出大量的热:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+、H

Ⅰ:工业上用CO2和H2在一定条件发生如下反应合成甲醇并放出大量的热:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+、H2O(g)△H1 回答下列问题.
(1)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H2
则反应2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=______(用含△H1、△H2表示)
(2)若反应温度升高,CO2的转化率______ (填“增大”“减小”或“不变”).
(3)写出在酸性环境中,甲醇燃料电池中的正极反应方程式______
Ⅱ:生产甲醇的原料H2可用如下方法制得:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g),一定温度下,将2mol CH4和4mol H2O通入容积为10L的密闭反应室中,反应中CO的物质的量浓度的变化情况如图所示,请回答下列问题:
(4)反应进行到4分钟到达平衡.请计算从反应开始到刚刚平衡,平均反应速率v(H2)为______;并求此反应在此温度下的平衡常数(在答题卡对应的方框内写出计算过程).
(5)在第5分钟时将容器的体积瞬间缩小一半后,若在第8分钟时达到新的平衡(此时CO的浓度约为0.25mol•L-1),请在图中画出第5分钟后H2浓度的变化曲线.
caitaozeng 1年前 已收到1个回答 举报

l1jw 幼苗

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解题思路:Ⅰ(1)根据已知方程利用盖斯定律计算2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H;
(2)根据温度对平衡的影响分析;
(3)甲醇燃料电池,甲醇在负极失电子发生氧化反应,氧气在正极放电,酸性条件下生成水;
Ⅱ(4)根据图示可知4min反应达到平衡,平衡时CO的浓度为0.10mol/L,先计算用CO表示的速率,根据速率关系计算用氢气表示的速率;列出平衡浓度代入平衡常数表达式计算平衡常数;
(5)在第5分钟时将容器的体积瞬间缩小一半后,若在第8分钟时达到新的平衡(此时NO的浓度约为0.25mol•L-1),图象起点标对,拐点、平台、走势是绘制关键;先判断把容器的体积缩小一半的瞬间氢气的浓度,再结合平衡时的浓度作图.

Ⅰ(1)①CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+、H2O(g)△H1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H2
根据盖斯定律,②×3-①×2得:2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=3△H2-2△H1
故答案为:3△H2-2△H1
(2)合成甲醇为放热反应,升高温度,平衡向吸热反应即逆反应方向移动,故二氧化碳的转化率减小;
故答案为:减小;
(3)甲醇燃料电池,甲醇在负极失电子发生氧化反应,氧气在正极放电,酸性条件下生成水,正极电极反应式为:O2+4e-+4H+═2H2O,
故答案为:O2+4e-+4H+═2H2O;
Ⅱ(4)根据图示可知4min反应达到平衡,平衡时CO的浓度为0.10mol/L,v(CO)=[0.1mol/L/4min]=0.025mol•L-1•min-1
v(H2)=3v(CO)=0.025mol•L-1•min-1×3=0.075 mol•L-1•min-1
CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)
起始(mol•L-1)0.20.4
变化(mol•L-1)0.10.10.10.3
平衡(mol•L-1)0.10.30.10.3
K=
c(CO).c3(H2)
c(CH4)•c(H2O)=
0.1×0.33
0.1×0.3=0.09
故答案为:0.075 mol•L-1•min-1;0.09;
(5)把容器的体积缩小一半的瞬间CO的浓度变为0.20mol/L,氢气的浓度变为0.6mo/L,8min平衡后浓度CO浓度约为0.25mol/L,则
氢气浓度约为:0.75mol/L,第5分钟后H2浓度的变化曲线图象为:
故答案为:

点评:
本题考点: 用盖斯定律进行有关反应热的计算;化学平衡的影响因素;化学平衡的计算.

考点点评: 本题考查盖斯定律的应用、电极反应式的书写及化学反应速率的计算、平衡常数的计算、影响化学平衡的因素等知识,题目难度中等,注意掌握化学平衡、化学反应速率的概念及影响因素,画图时要注意5min时氢气的浓度和8min时氢气的浓度两个关键点.

1年前

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