【題目】甲醇是重要的化工原料,利用CO2和H2合成甲醇,發(fā)生的主反應(yīng)如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H
已知:在 25℃、101kPa 下,1g 甲醇燃燒生成 CO2和液態(tài)水時(shí)放熱 22.70kJ.
(1)請(qǐng)寫(xiě)出表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式 .
(2)在一恒溫恒容密閉容器中充入1mol CO2和3molH2進(jìn)行上述反應(yīng).測(cè)得CO2和CH3OH(g)濃度隨時(shí)間變化如圖1所示.回答:0~10min內(nèi),氫氣的平均反應(yīng)速率為mol/(Lmin);第10min 后,保持溫度不變,向該密閉容器中再充入0.75mol CO2(g)和1.5molH2O(g),則平衡(填“正向”、“逆向”或“不”)移動(dòng).恒溫恒壓密閉容器中該反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的依據(jù)是(填序號(hào)) .
A.v正(CH3OH)=3v逆(H2) B.混合氣體的密度不變
C.c(CH3OH)=c(H2O) D.混合氣體的總物質(zhì)的量不變
(3)如圖2,25℃時(shí)以甲醇燃料電池(電解質(zhì)溶液為稀硫酸)為電源來(lái)電解300mL某NaCl溶液,該裝置中 a 極為極,負(fù)極反應(yīng)式為 . 在電解一段時(shí)間后,NaCl溶液的pH值變?yōu)?2(假設(shè)NaCl 溶液的體積不變),則理論上消耗甲醇的物質(zhì)的量為mol.
(4)取五份等體積的CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1:3),分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)相同時(shí)間后,測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖3所示,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的△H0(填“>”、“<”或“=”).
【答案】
(1)CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣726.40KJ/mol
(2)0.225;正向;BD
(3)陽(yáng);CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+;0.0005
(4)<
【解析】解:(1)已知:在 25℃、101kPa 下,1g甲醇燃燒生成 CO2和液態(tài)水時(shí)放熱 22.70kJ,32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放熱726.40KJ,甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣726.40KJ/mol,所以答案是:CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣726.40KJ/mol;(2)圖象分析可知,甲醇變化濃度為0.75mol/L,甲醇的反應(yīng)速率v(CH3OH)= =0.075mol/(Lmin ),反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比,v(H2)=3v(CH3OH)=3×0.075mol/(Lmin )=0.225mol/(Lmin ),結(jié)合化學(xué)三行計(jì)算得到,圖象分析可知體積為1L, CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol/L) 1 3 0 0
變化量(mol/L) 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡量(mol/L) 0.25 0.75 0.75 0.75
該溫度下平衡常數(shù)K= =5.3
第10min 后,保持溫度不變,向該密閉容器中再充入0.75mol CO2(g)和1.5mol H2O(g),
Qc= =4.5<K=5.3,反應(yīng)正向進(jìn)行,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),恒溫恒壓密閉容器中該反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的依據(jù)是正逆反應(yīng)速率相同是化學(xué)平衡的標(biāo)志,A.反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比為正反應(yīng)速率之比,當(dāng)3v正(CH3OH)=v逆(H2),說(shuō)明氫氣正逆反應(yīng)速率相同,表示反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),v正(CH3OH)=3v逆(H2)不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故A錯(cuò)誤;B.反應(yīng)前后氣體質(zhì)量相同,恒溫恒壓密閉容器中混合氣體的密度不變,能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故B正確;C.甲醇和水蒸氣濃度濃度和起始量變化量有關(guān),c(CH3OH)=c(H2O)不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故C錯(cuò)誤;D.反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化,混合氣體的總物質(zhì)的量不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故D正確;所以答案是:0.225,正向,B D;(3)在甲醇燃料電池(電解質(zhì)溶液為稀硫酸)中,正極發(fā)生還原反應(yīng),即O2放電,甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),與甲醇電極相連的b為原電池陰極,與通入氧氣的電極相連的a為陽(yáng)極,根據(jù)電解質(zhì)溶液為酸性溶液,得出正極反應(yīng)為:O2+4e﹣+4H+=2H2O,負(fù)極電極反應(yīng)為:CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+ , NaCl溶液的pH值變?yōu)?2,即得出△n(OH﹣)=10﹣2mol/L×0.3L=0.003mol=△n(H+),根據(jù)電解池中陰極的電極反應(yīng)2H++2e﹣=H2↑可知:電解池的陰極得0.003mol電子.而流經(jīng)四個(gè)電極的電量相等,根據(jù)燃料電池的負(fù)極反應(yīng)CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+可知CH3OH~6e﹣ , 故失0.003mol電子時(shí)消耗0.0005mol甲醇.所以答案是:陽(yáng),CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+ , 0.0005;(4)由圖可知最高點(diǎn)反應(yīng)到達(dá)平衡,達(dá)平衡后,溫度越高,φ(CH3OH)越小,平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行,升高溫度平衡吸熱方向進(jìn)行,逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即△H<0,所以答案是:<.
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),需要掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征:“等”即 V正=V逆>0;“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡,平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行;“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變;“變”即條件改變,平衡被打破,并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡;與途徑無(wú)關(guān),外界條件不變,可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開(kāi)始,還是從逆反應(yīng)開(kāi)始,都可建立同一平衡狀態(tài)(等效);狀態(tài)判斷:①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體,且m+n≠x+y,壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定(m+n ≠ x+y)等才能正確解答此題.
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列物質(zhì)混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng),且反應(yīng)屬于離子反應(yīng)的是:( )
A. H2和O2反應(yīng)生成水
B. 鋅片投入稀硫酸中
C. KClO3(固體)和MnO2(固體)混合加熱制O2
D. NaOH溶液和K2SO4溶液混合
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【題目】為測(cè)定某碳酸鈉樣品的純度,取一定質(zhì)量碳酸鈉樣品投入到40mL未知濃度的鹽酸中,兩者恰好完全反應(yīng)(雜質(zhì)不反應(yīng)),生成二氧化碳?xì)怏w224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。計(jì)算:
(1)該碳酸鈉樣品中碳酸鈉的質(zhì)量是。
(2)鹽酸的物質(zhì)的量濃度是。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知某堿性硼化礬(VB2)﹣空氣電池工作時(shí)發(fā)生反應(yīng)為:11O2+4VB2═2V2O5+4B2O3 . 以該電池作為電源,使用惰性電極電解硫酸銅溶液,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.當(dāng)外電路中通過(guò)0.04mol電子時(shí),B裝置內(nèi)共收集到0.448L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則下列說(shuō)法正確的是( )
A.VB2電極發(fā)生的電極反應(yīng)為:2VB2+11H2O﹣22e﹣═V2O5+2B2O3+22H+
B.若B裝置內(nèi)的液體體積為400mL,則CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為0.025mol/L
C.電解過(guò)程中,b電極表面先有紅色物質(zhì)析出,然后有氣泡產(chǎn)生
D.外電路中電子由a電極流向b電極
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列圖示的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/span>
A. A B. B C. C D. D
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】描述CH3﹣CH=CH﹣C≡C﹣CF3分子結(jié)構(gòu)下列敘述中,正確的是( )
A.6個(gè)碳原子有可能都在一條直線上
B.6個(gè)碳原子不可能都在一條直線上
C.6個(gè)碳原子不可能都在一個(gè)平面上
D.所有原子可能都在一個(gè)平面上
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】當(dāng)光束通過(guò)下列分散系:①有塵埃的空氣 ②鹽酸 ③硫酸銅溶液 ④稀豆?jié){,能觀察到丁達(dá)爾效應(yīng)的是( )
A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ①④
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列表示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語(yǔ)或模型圖正確的是( )
A. H2O2的電子式: B. CO2的比例模型:
C. 質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等的氫原子符號(hào):21H D. HClO的結(jié)構(gòu)式為:H-Cl-O
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】依據(jù)圖1中氮元素及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系,回答問(wèn)題:
(1)實(shí)驗(yàn)室常用NH4Cl與Ca(OH)2制取氨氣,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________。
(2)若要收集一瓶氨氣,請(qǐng)將下列裝置補(bǔ)充完整,在圖2虛框內(nèi)畫(huà)出連接圖。____________
(3)下列試劑可用于干燥NH3的是________________________________。
A.濃硫酸 B.堿石灰 C.CuSO4固體 D.P2O5
(4)工業(yè)上以NH3、空氣、水為原料生產(chǎn)硝酸分為三步:
①NH3→NO化學(xué)方程式為________________________________;
②NO→NO2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________________________________;
③將32.64g銅與l40mL一定濃度的HNO3反應(yīng),銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L。則其中NO、NO2的物質(zhì)的量比為____________________。
(5)圖1中在標(biāo)準(zhǔn)狀況下將NO2、NO、O2混合并充滿(mǎn)容器,將該容器倒置于水中,氣體完全溶解,無(wú)氣體剩余,若產(chǎn)物也不擴(kuò)散,則所得溶液的物質(zhì)的量濃度M,其數(shù)值大小范圍為___________
A.0<M<l/22.4 B. 1/39.2<M<1/22.4 C.1/39.2<M<1/28 D.1/28<M<1/22.4
(6)圖1中X轉(zhuǎn)化為HNO3的化學(xué)方程式為:________________________________。
(7)若要將NH3→N2,從原理上看,下列試劑可行的是_______________。
A.O2 B.Na C.NH4Cl D. NO2
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