分析:(1)依據(jù)反應(yīng)和圖象分析判斷:CO
2(g)+3H
2(g)
CH
3OH(g)+H
2O(g),反應(yīng)是熵減少的反應(yīng)△S<0;反應(yīng)物能量高于生成物的能量,判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng),△H<0;
(2)在體積為l L的密閉容器中,充入l mol CO
2和4mol H
2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO
2(g)+3H
2(g)
CH
3OH(g)+H
2O(g),測(cè)得CO
2和CH
3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖2所示.二氧化碳是反應(yīng)物隨反應(yīng)進(jìn)行濃度減小,甲醇是生成物,隨反應(yīng)進(jìn)行濃度增大;10nim內(nèi)達(dá)到平衡,生成甲醇濃度為0.75mol/L,二氧化碳濃度變化了0.75mol/L;①依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算判斷;②依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的概念書寫平衡常數(shù)計(jì)算式;③依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的影響因素和條件逐項(xiàng)分析判斷;
A、反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡逆向進(jìn)行;
B、將CH
3OH(g)及時(shí)液化抽出,減小生成物的量平衡正向進(jìn)行;
C、選擇高效催化劑只能改變速率,不改變化學(xué)平衡;
D、再充入l molCO
2和4molH
2,增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行;
(3)25℃,1.01×10
5Pa時(shí),16g 液態(tài)甲醇完全燃燒,當(dāng)恢復(fù)到原狀態(tài)時(shí),放出363.3kJ的熱量,依據(jù)書寫熱化學(xué)方程式的方法寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CH
3OH(l)+
O
2(g)=CO
2(g)+2H
2O(l)△H=-726.6 kJ?mol
-1;
(4)選用合適的合金為電極,以氫氧化鈉、甲醇、水、氧氣為原料,可以制成一種以甲醇為原料的燃料電池,原電池的負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),失電子的是甲醇,此電池的負(fù)極應(yīng)加入或通入的物質(zhì)有甲醇、氫氧化鈉、水;負(fù)極的電極反應(yīng)式結(jié)合化學(xué)方程式為2CH
3OH+3O
2+4KOH→2K
2CO
3+6H
2O;正極反應(yīng)為O
2+2H
2O+4e
-=4OH
-;依據(jù)電子守恒,用化學(xué)方程式減去正極電極反應(yīng)得到負(fù)極電極反應(yīng)式.
解答:解:(1)依據(jù)反應(yīng)和圖象分析判斷:CO
2(g)+3H
2(g)
CH
3OH(g)+H
2O(g),反應(yīng)是熵減少的反應(yīng)△S<0;反應(yīng)物能量高于生成物的能量,判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng),△H<0,
故答案為:C;
(2)在體積為l L的密閉容器中,充入l mol CO
2和4mol H
2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO
2(g)+3H
2(g)
CH
3OH(g)+H
2O(g),測(cè)得CO
2和CH
3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖2所示.二氧化碳是反應(yīng)物隨反應(yīng)進(jìn)行濃度減小,甲醇是生成物,隨反應(yīng)進(jìn)行濃度增大;10nim內(nèi)達(dá)到平衡,生成甲醇濃度為0.75mol/L,二氧化碳濃度變化了0.75mol/L;則
①依據(jù)化學(xué)平衡列式計(jì)算為:
CO
2(g)+3H
2(g)
CH
3OH(g)+H
2O(g)
起始量(mol/L) 1 4 0 0
變化量(mol/L) 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡量(mol/L) 0.25 1.75 0.75 0.75
CO
2的平均反應(yīng)速率v(CO
2)=
=0.075mol?L
-1?min
-1 ;H
2的轉(zhuǎn)化率w(H
2)=
×100%=56.25%,
故答案為:0.075 mol?L
-1?min
-1;
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=
C(CH3OH)?C(H2O) |
C(CO2)?C3(H2) |
,故答案為:
C(CH3OH)?C(H2O) |
C(CO2)?C3(H2) |
;
③措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是:
A、反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡逆向進(jìn)行;故A錯(cuò)誤;
B、將CH
3OH(g)及時(shí)液化抽出,減小生成物的量,平衡正向進(jìn)行,故B正確;
C、選擇高效催化劑只能改變速率,不改變化學(xué)平衡,故C錯(cuò)誤;
D、再充入l molCO
2和4molH
2,增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行,故D正確;
故選BD;
(3)25℃,1.01×10
5Pa時(shí),16g 液態(tài)甲醇物質(zhì)的量為0.5mol,完全燃燒,當(dāng)恢復(fù)到原狀態(tài)時(shí),放出363.3kJ的熱量,依據(jù)書寫熱化學(xué)方程式的方法寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CH
3OH(l)+
O
2(g)=CO
2(g)+2H
2O(l)△H=-726.6 kJ?mol
-1;
故答案為:CH
3OH(l)+
O
2(g)=CO
2(g)+2H
2O(l)△H=-726.6 kJ?mol
-1;
(4)選用合適的合金為電極,以氫氧化鈉、甲醇、水、氧氣為原料,可以制成一種以甲醇為原料的燃料電池,原電池的負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),失電子的是甲醇,此電池的負(fù)極應(yīng)加入或通入的物質(zhì)有甲醇、氫氧化鈉、水;負(fù)極的電極反應(yīng)式結(jié)合化學(xué)方程式為2CH
3OH+3O
2+4KOH→2K
2CO
3+6H
2O;正極反應(yīng)為O
2+2H
2O+4e
-=4OH
-;依據(jù)電子守恒,用化學(xué)方程式減去正極電極反應(yīng)得到負(fù)極電極反應(yīng)式為:2CH
3OH+16OH
?-12e
-=2CO
32-+12H
2O,
故答案為:甲醇、氫氧化鈉、水;2CH
3OH+16OH
?-12e
-=2CO
32-+12H
2O.