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        1. 工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇:

          CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  ΔH

          (1)根據(jù)圖1請寫出合成甲醇的熱化學(xué)方程式                                    

          (熱量用E1、E2或E3表示)。

          (2)該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率隨時間變化的關(guān)系如上圖2。t1時改變了某種條件,改變的條件可能是                        。

          (3)判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是        (填字母序號,下同)。

          A. 2v(H2)(逆) =v(CO)(正)

          B. 混合氣體的密度不變 

          C. 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

          D. CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化  

          E.容器內(nèi)CO、H2、CH3OH的濃度之比為1:2:1  

          (4)在一定溫度下,若將4a mol H2和2amol CO放入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)后測得CO的轉(zhuǎn)化率為50%,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為          。若此時再向該容器中投入a mol CO、2amol H2和amol CH3OH,判斷平衡移動的方向是      (“正向移動”“逆向移動”或“不移動”);與原平衡相比,CO的物質(zhì)的量濃度     (填“增大”、“不變”或“減小”)。

          (5)某甲烷燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì),CH4為燃料,空氣為氧化劑,稀土金屬材料做電極。為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行,電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定,電池工作時必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)(見右圖)。A物質(zhì)的化學(xué)式是_________;該原電池的負極反應(yīng)式可表示為                                     。

           

           

          【答案】

           

          (1)CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)  ΔH=(E1-E3)或-(E3-E1)kJ•mol-1

          (2分,沒寫物質(zhì)狀態(tài)不給分,不寫單位不扣分)

          (2)加壓、等倍增加反應(yīng)物和生成物、增加甲醇濃度、升高溫度、使用催化劑等(2分)(任答一個合理答案給分。注:t1時刻不能確認是否平衡)

          (3)CD(2分,見錯不給分)

          (4)(2分)正向移動(2分)增大(1分)

          (5)A為CO2(2分)CH4+4CO32--8e- =5CO2+2H2O (2分)

          【解析】

          試題分析:(1)由圖中可知,E1為斷裂化學(xué)鍵所需要的能量,E3為形成化學(xué)鍵時所釋放的能量,故每生成1mol甲醇的反應(yīng)熱為(E1—E3)KJ/mol。

          (2)從圖2曲線上可以看出,t1時刻前和t1時刻后,逆反應(yīng)速率瞬間增大,可使反應(yīng)速率增大的因素有增壓、升溫、加催化劑和增大物質(zhì)濃度。

          (3)判斷反應(yīng)是否達到平衡的依據(jù)是正逆反應(yīng)速率相等和各物質(zhì)濃度保持不變。在該反應(yīng)中,,即,故A項不能說明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài);該反應(yīng)在恒容容器中進行,反應(yīng)物生成物都是氣態(tài),因此氣體總質(zhì)量和總體積一直不變,密度也一直不變,因此B項也不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài);當(dāng)物質(zhì)的質(zhì)量以克為單位時,平均相對分子質(zhì)量在數(shù)值上等于平均摩爾質(zhì)量,,因為該反應(yīng)是一個氣體分子數(shù)目發(fā)生變化的反應(yīng),氣體的物質(zhì)的量也會發(fā)生變化,只有當(dāng)反應(yīng)達到平衡后,氣體的物質(zhì)的量才不再變化,即平均相對分子質(zhì)量不再變化,因此C項可說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài);D項各物質(zhì)濃度不再變化,反應(yīng)達到平衡狀態(tài);反應(yīng)達到平衡時,各物質(zhì)的百分含量一定,物質(zhì)間的比例一定,但數(shù)值不一定是1:2:1,E項不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。

          (4)反應(yīng)消耗CO的物質(zhì)的量:2a×50%=amol。

                  CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

          初始量:2amol   4amol    0

          變化量:amol    2amol    amol

          平衡量:amol    2amol    amol

          若再向該容器中投入a mol CO、2amol H2和amol CH3OH,相當(dāng)于增大氣體壓強,平衡正向移動。與原平衡相比,因為增加了CO的量,但容器容積未變,所以CO的濃度增大。

          (5)該電池為甲烷燃料電池,電池總反應(yīng)為CH4+2O2=CO2+2H2O,電池的電解質(zhì)為碳酸鹽,且電解質(zhì)溶液組成保持穩(wěn)定,所以循環(huán)的物質(zhì)應(yīng)為CO2。燃料電池負極應(yīng)通入燃料,故負極反應(yīng)式為:CH4+4CO32--8e- =5CO2+2H2O。

          考點:考查圖像分析,熱化學(xué)方程式書寫,影響化學(xué)平衡因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡相關(guān)計算,燃料電池電極反應(yīng)式書寫。

           

          練習(xí)冊系列答案
          相關(guān)習(xí)題

          科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

          原創(chuàng)工業(yè)上一般在恒容密閉容器中用H2和CO生產(chǎn)燃料甲醇,反應(yīng)方程式為
          CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H
          (1)下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K).
          溫度 250°C 300°C 350°C
          K 2.041 0.270 0.012
          ①由表中數(shù)據(jù)判斷△H
          0(填“>”、“=”或“<“)
          ②某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)后,達到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為
          80%
          80%
          ,此時的溫度為
          250°C
          250°C

          (2)在100℃壓強為0.1MPa條件下,容積為V L某密閉容器中a mol CO與 2a mol H2在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇,達平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為50%,則100℃該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
          V2
          a2
          V2
          a2
          (用含a、V的代數(shù)式表示并化簡至最簡單的形式).此時保持溫度容積不變,再向容器中充入a mol CH3OH(g),平衡
          向逆反應(yīng)方向
          向逆反應(yīng)方向
          (向正反應(yīng)方向、向逆反應(yīng)方向)移動,再次達到新平衡時,CO的體積分數(shù)
          減小
          減小
          .(減小、增大、不變)
          (3)要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是
          DF
          DF

          A.升溫                B.加入催化劑              C.增加CO的濃度
          D.恒容充入H2 E.恒壓充入惰性氣體        F.分離出甲醇
          (4)判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是(填字母序號,下同)
          CD
          CD

          A.生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等
          B.混合氣體的密度不變
          C.混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變
          D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化
          (5)300°C,在容積相同的3個密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測得反應(yīng)達到平衡的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
          容器
          反應(yīng)物投入量 1molCO、2moL H2 1molCH3OH 2molCH3OH




          數(shù)
          據(jù)
          CH3OH濃度(mol/L) c1 c2 c3
          反應(yīng)的能量變化 akJ bkJ ckJ
          體系壓強(Pa) p1 p2 p3
          反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率 α1 α2 α3
          請選擇正確的序號填空(不定項選擇)
          ①c1、c2、c3的關(guān)系表達正確的為
          AC
          AC

          A  c3>2c1      B c1<c3<2c1      C c1=c2
          ②a、b、c的關(guān)系表達正確的為
          AB
          AB

          A   c<2|△H|B  a+b=|△H|C  c=2b
          ③p1、p2、p3的關(guān)系不正確的為
          C
          C

          A  p1=p2      B  p2<p3<2p2       C  p3>2p2
          ④a1、a2、a3的關(guān)系表達不正確的為
          A
          A

          A  a1=a2       B a3<a2      C  a1+a2=1.

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          科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

          (2013?崇明縣一模)甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料,它廣泛用于有機合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料、染料、汽車和國防等工業(yè)中.工業(yè)上一般在恒容密閉容器中采用下列反應(yīng)合成甲醇:CO(g)+2H2(g) 
          催化劑
          加熱
          CH3OH(g)+Q
          下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K).
          溫度 250℃ 300℃ 350℃
          K 2.041 0.270 0.012
          (1)判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是
          BD
          BD

          A.混合氣體的密度不變
          B.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
          C.生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等
          D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化
          (2)由表中數(shù)據(jù)判斷Q
          0 (填“>”、“=”或“<”),要提高CO轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是
          C
          C

          A.加入催化劑B.充入COC.充入H2D.升溫
          (3)某溫度下,將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)10min后,達到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L,則以CH3OH表示的反應(yīng)速率v(CH3OH)=
          0.08
          0.08
          mol/(L?min),
          CO的轉(zhuǎn)化率為
          80%
          80%

          (4)原料CO和H2可以由C和H2O反應(yīng)制取,涉及的反應(yīng)方程式如下:
          C(s)+CO2(g)═2CO(g)平衡常數(shù)K1
          C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)平衡常數(shù)K2
          CO(g)+H2O(g)═H2(g)+CO2(g)平衡常數(shù)K3
          則K1、K2、K3之間的關(guān)系是:
          K2=K1?K3
          K2=K1?K3

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          科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

          工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H
          (1)判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是
          cd
          cd
          (填序號).
          a. 生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等
          b. 混合氣體的密度不變      
          c. 混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變
          d. CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化
          (2)下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K).
          溫度 250℃ 300℃ 350℃
          K 2.041 0.270 0.012
          ①由表中數(shù)據(jù)判斷△H
          0 (填“>”、“=”或“<”).
          ②要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是
          df
          df
          (填序號).
          a.升溫               b.加入催化劑               c.增加CO的濃度
          d.加入H2加壓        e.加入惰性氣體加壓         f.分離出甲醇
          ③某溫度下,將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)10min后,達到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為
          80%
          80%
          ,此時的溫度為
          250℃
          250℃
          .以CH3OH表示該過程的反應(yīng)速率v(CH3OH)=
          0.08
          0.08
          mol/(L?min).
          (3)圖1表示在溫度分別為T1、T2時,平衡體系中H2的體積分數(shù)隨壓強變化曲線,A、C兩點的反應(yīng)速率A
          C(填“>”、“=”或“<”,下同),A、C兩點的化學(xué)平衡常數(shù)A
          =
          =
          C,由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可采用
          升溫
          升溫
          的方法(填“升溫”或“降溫”).

          (4)一定條件下,0.5mol甲醇蒸氣完全燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水,放出QKJ的熱量.寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
          2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-4QkJ/mol
          2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-4QkJ/mol
          .圖2是甲醇燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)結(jié)構(gòu)示意圖,寫出 a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式
          CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
          CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

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          科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

          工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
          (1)判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是(填字母序號,下同)
          CD
          CD

          A.生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等
          B.混合氣體的密度不變
          C.混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變
          D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化
          (2)如表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K).
          溫度 250℃ 300℃ 350℃
          K 2.041 0.270 0.012
          ①由表中數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)的△H
          0(填“>”、“=”或“<”);
          ②某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)后,達到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為
          80%
          80%
          ,此時的溫度為
          250℃
          250℃

          (3)要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是
          df
          df

          a.升溫b.加入催化劑c.增加CO的濃度
          d.加入H2加壓e.加入惰性氣體加壓f.分離出甲醇
          (4)一定條件下,CO與H2在催化劑的作用下生成5molCH3OH的能量變化為454kJ.在該溫度時,在容積相同的3個密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測得反應(yīng)達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
          容器
          反應(yīng)物投入量 1molCO、2molH2 1molCH3OH 2molCH3OH
          平衡時數(shù)據(jù) CH3OH的濃度(mol/L) c1 c2 c3
          反應(yīng)的能量變化 akJ bkJ ckJ
          體系壓強(Pa) p1 p2 p3
          反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率 α1 α2 α3
          下列說法正確的是
          d
          d

          A.2c1>c3B.a(chǎn)+b<90.8C.2p2<p3D.α13<1.

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          科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

          工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
          (1)判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是(填字母序號,下同)
          CD
          CD

          A.生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等
          B.混合氣體的密度不變
          C.混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變
          D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化
          (2)下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K).
          溫度 250℃ 300℃ 350℃
          K 2.041 0.270 0.012
          ①由表中數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)的△H
          0(填“>”、“=”或“<”);
          ②某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)后,達到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為
          80%
          80%
          ,此時的溫度為
          250℃
          250℃

          (3)要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是
          df
          df

          a.升溫        b.加入催化劑        c.增加CO的濃度
          d.加入H2加壓e.加入惰性氣體加壓    f.分離出甲醇.

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          同步練習(xí)冊答案