【題目】甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料,研究和合成甲醇有著重要的意義。

(1)已知:①H2(g)+1/2O2(g)H2O(l) ΔH1<0;CO2(g)CO(g)+1/2O2(g) ΔH2>0;③甲醇的燃燒熱為ΔH3。試用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)ΔH, ΔH=__kJ·mol-1。

(2)該方法生產(chǎn)甲醇是目前工業(yè)上常用的方法。在一定溫度下,向2L密閉容器中充入1mol CO2mol H2,發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g), 5分鐘反應(yīng)達(dá)平衡,此時CO的轉(zhuǎn)化率為80%。請回答:

①下列敘述合確的是__________(填編號)。

A.達(dá)到平衡時,移走部分甲醇,平衡將向右移動,正反應(yīng)速率加快

B.縮小容器的體積,平衡將向右移動,c(CO)將變大

C.在相同的條件下,若使用甲催化劑能使正反應(yīng)速率加快105倍,使用乙催化劑能使逆反應(yīng)速率加快108倍,則應(yīng)該選用乙催化劑

D.若保持平衡時的溫度和容積不變,再向容器中充入0.8mol CO0.6mol CH3OH,則此時v>v

②在方框的坐標(biāo)系中畫出甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化曲線 ___________________

(3)CO2H2在催化劑Cu/ZnO作用下可發(fā)生兩個平行反應(yīng),分別生成CH3OHCO。

反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

反應(yīng)Ⅱ: CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

控制CO2H2初始投料比為1:3,溫度對CO2平衡轉(zhuǎn)化率及甲醇和CO產(chǎn)率的影響如圖2所示。

①由圖2可知溫度升高CO的產(chǎn)率上升,其主要原因可能是__________。

②由圖2可知獲取CH3OH最適宜的溫度是_____。

(4)近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池的工作原理如圖所示:

電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過,電解質(zhì)溶液為稀硫酸,則a電極的電極反應(yīng)式為____。

【答案】ΔH=2ΔH1-ΔH2-ΔH3BCD反應(yīng)Ⅱ正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),溫度升高平衡正向移動,CO產(chǎn)率升高250CH3OH+H2O-6e-CO2↑+6H+

【解析】

(1)由已知,③為:CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH3,根據(jù)蓋斯定律,①×2-②-③得:CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) ΔH=2ΔH1-ΔH2-ΔH3。

(2)A項(xiàng),減小生成物濃度,化學(xué)平衡正向移動,正逆反應(yīng)速率都減小,故A錯誤;

B項(xiàng),增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動,因?yàn)樵摲磻?yīng)正向氣體分子數(shù)減小,所以縮小容器的體積,壓強(qiáng)變大,平衡將向右移動;體積縮小導(dǎo)致c(CO)變大,根據(jù)化學(xué)平衡移動原理,達(dá)到新平衡時c(CO)仍比原平衡時大,故B正確;

C項(xiàng),催化劑能同等程度加快正逆反應(yīng)速率,所以應(yīng)選用乙催化劑,故C正確;

D項(xiàng),由已知,5分鐘反應(yīng)達(dá)平衡時各物質(zhì)的濃度為:c(CO)=0.1mol/L、c(H2)=0.2mol/L、c(CH3OH)=0.4mol/L,所以K===100,若保持平衡時的溫度和容積不變,再向容器中充入0.8mol CO0.6mol CH3OH,此時c(CO)=0.5mol/L、c(H2)=0.2mol/L、c(CH3OH)=0.7mol/L,Q===35<K,所以此時平衡正向移動,v>v,故D正確。

綜上分析,符合題意的選項(xiàng)為BCD。

②由已知,甲醇的初始物質(zhì)的量濃度為0,5分鐘反應(yīng)達(dá)平衡,前面已經(jīng)算出此時甲醇物質(zhì)的量濃度為0.4mol/L,所以甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化曲線可用如圖表示:。

(3)由圖2可得,溫度升高,CO2平衡轉(zhuǎn)化率上升、CO的產(chǎn)率上升、溫度高于250℃時甲醇的產(chǎn)率降低,則:①反應(yīng)Ⅱ正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),溫度升高平衡正向移動,CO產(chǎn)率升高;②獲取CH3OH最適宜的溫度是250℃。

(4)由圖可得,a電極原料是CH3OH和水,b電極原料為氧氣,電解質(zhì)溶液為稀硫酸,質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過,則a極為電池負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2H+,電極反應(yīng)式為:CH3OH+H2O-6e-CO2↑+6H+。

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:

【題目】(化學(xué)選修3—有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ))

8羥基喹啉被廣泛用作金屬離子的絡(luò)合劑和萃取劑,也是重要的醫(yī)藥中間體。下圖是8羥基喹啉的合成路線。

已知:ⅰ.

ⅱ.同一個碳原子上連有2個羥基的分子不穩(wěn)定。

(1)按官能團(tuán)分類,A的類別是________________。

(2)A→B的化學(xué)方程式是________________

(3)C可能的結(jié)構(gòu)簡式是________________。

(4)C→D所需的試劑a________________。

(5)D→E的化學(xué)方程式是________________。

(6)F→G的反應(yīng)類型是________________

(7)將下列K→L的流程圖補(bǔ)充完整:

___________________________

(8)合成8羥基喹啉時,L發(fā)生了________(氧化還原”)反應(yīng)。反應(yīng)時還生成了水,則LG物質(zhì)的量之比為________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某課外活動小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室做鋅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時,甲同學(xué)認(rèn)為產(chǎn)生的氣體是二氧化硫;而乙同學(xué)認(rèn)為除二氧化硫氣體外,還可能產(chǎn)生氫氣。為了驗(yàn)證甲、乙兩同學(xué)的判斷是否正確,丙同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置(鋅與濃硫酸共熱時產(chǎn)生的氣體為X,且該反應(yīng)裝置已略去):

試回答:

(1)上述實(shí)驗(yàn)中生成二氧化硫氣體的化學(xué)方程式為_________。

(2)乙同學(xué)認(rèn)為還可能產(chǎn)生氫氣的理由是__________。

(3)丙同學(xué)在安裝好裝置后,必不可少的一步操作是__________

(4)B中加入的試劑是______,其作用是___________

(5)可以證明氣體X中含有氫氣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是;C______,D______。如果撤去裝置B,是否還能根據(jù)D中的現(xiàn)象判斷氣體X中含有氫氣?___________

為什么?_______________________________________________________________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在2A+B 3C+4D反應(yīng)中,表示該反應(yīng)速率最快的是

A. v(A)=0.5mol·L-1· s-1B. v(B)=0.3 mol·L-1· s-1

C. v(C)=0.8 mol·L-1· s-1D. v(D)=10 mol·L-1·min-1

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【題目】某溫度下,在2 L密閉容器中,X、Y、Z三種氣態(tài)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時,物質(zhì)的量隨時間變化的關(guān)系曲線如圖所示:

(1)由圖中的數(shù)據(jù)分析,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________

(2)5 min內(nèi)用Z表示的平均反應(yīng)速率為_______________。

(3)化學(xué)反應(yīng)速率受到很多因素的影響,例如:實(shí)驗(yàn)室制取氫氣時一般用粗鋅代替純鋅和稀硫酸反應(yīng),這是利用_____________________原理加快了氫氣生成的速率。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】動物油和植物油的不同之處是(  )

A. 前者給人體提供的熱量多,后者給人體提供的熱量少

B. 前者是高分子化合物,后者不是

C. 前者的烴基是較飽和的,后者的烴基是較不飽和的

D. 前者能水解,后者不能水解

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】鋅與濃硫酸反應(yīng),隨著硫酸的濃度下降,產(chǎn)生的氣體中混有H2,為證實(shí)相關(guān)分析,化學(xué)小組的同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,對反應(yīng)后的氣體(X)取樣進(jìn)行組分分析(遇有氣體吸收過程,視為完全吸收)。

(1)A中加入的試劑可能是_________,若高錳酸鉀溶液與B 之間不再添加裝置,請描述觀察到何種現(xiàn)象能表明已達(dá)到使用高錳酸鉀溶液的目的_______________。

(2)可證實(shí)氣體 X 中混有較多氫氣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是___________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)裝置和對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康木_的是

A. 測定中和熱

B. 比較Cu2+、Fe3+對反應(yīng)速率的影響

C. 比較醋酸和硼酸的酸性強(qiáng)弱

D. 比較溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

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【題目】下列性質(zhì)遞變不正確的是( )

A. 酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4 B. 半徑:Cl>Na+>F

C. 熱穩(wěn)定性:HF>HCl>HBr D. 還原性:Cl<Br<I

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