【題目】甲醇是一種可再生能源,由CO2制備甲醇的過程可能涉及的反應(yīng)如下:

反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58 kJmol-1

反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2

反應(yīng)Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.77 kJmol-1

回答下列問題:

(1)甲醇熔融碳酸鹽電池是一種新型燃料電池,該電池以熔融的Na2CO3為電解質(zhì),寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式:_____________________________

(2)恒容條件下,能表明反應(yīng)I達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________。

a.混合氣體的密度不變 b.反應(yīng)容器中甲醇的百分含量不變

c.反應(yīng)物的反應(yīng)速率與生成物的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比

d.混合氣體的壓強(qiáng)不變

(3)反應(yīng)Ⅱ的△H2=__________。

(4)在一定條件下2 L恒容密閉容器中充入3 mol H2和1.5 mol CO2,僅發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,溫度為500℃時(shí),該反應(yīng)10 min時(shí)達(dá)到平衡,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為60℅,用H2表示該反應(yīng)的速率為____________。

(5)某研究小組將一定量的H2和CO2充入恒容密閉容器中并加入合適的催化劑(發(fā)生反應(yīng)I、Ⅱ、Ⅲ),測(cè)得不同溫度下體系達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率(a)及CH3OH的產(chǎn)率(b),如圖所示。

據(jù)圖可知當(dāng)溫度高于260℃后,CO的濃度隨著溫度的升高而_________(填“增大”、“減小”、“不變”或“無(wú)法判斷”)。

【答案】 CH3OH- 6e- + 3CO32- =4CO2+2H2O bd +41.19 kJmol-1 0.135 mol·L-1·min-1 增大

【解析】(1)甲醇燃料電池的負(fù)極為甲醇失電子的反應(yīng),方程式為:CH3OH- 6e- + 3CO32- =4CO2+2H2O

(2)a.恒容條件下,氣體的密度等于氣體總質(zhì)量除以總體積,氣體總質(zhì)量不變,總體積也不變,所以密度始終不變,不能作為反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志,故a錯(cuò)誤;b. 甲醇的百分含量不變,說(shuō)明各組分濃度不再變化,反應(yīng)達(dá)到平衡,故b正確;c.各組分的正反應(yīng)速率比始終等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,故C錯(cuò)誤;d.對(duì)于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化的反應(yīng),壓強(qiáng)隨著反應(yīng)改變,當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),壓強(qiáng)不再改變,故d正確;本題選bd。

(3)反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=49.58kJmol1,反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2,反應(yīng)Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H3=90.77kJmol1根據(jù)蓋斯定律:Ⅱ=ⅠⅢ得反應(yīng)②的H2=+41.19kJmol1。

(4)O2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

初起量:1.5mol3mol00

變化量:0.9mol2.7mol0.9mol0.9mol

平衡量:0.6mol0.3mol0.9mol0.9mol

v=(2.7/2)/10=0.135molL1min1,故答案為:0.135molL1min1;

(5)反應(yīng)I、反應(yīng)III均為放熱反應(yīng),溫度升高不利于CO2、CO轉(zhuǎn)化為甲醇,反應(yīng)II為吸熱反應(yīng),溫度升高使更多的CO2轉(zhuǎn)化為CO,所以當(dāng)溫度高于260℃后,CO的濃度一定增大,故答案為:增大。

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(2)分類標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)A表示______多項(xiàng)選擇

兩物質(zhì)都是非電解質(zhì) 兩物質(zhì)都是有機(jī)物

兩物質(zhì)都是含碳化合物兩物質(zhì)都是氧化物

(3)上述五種物質(zhì)中的某一物質(zhì)能與某種強(qiáng)酸反應(yīng)生成上述物質(zhì)中的另一種物質(zhì),該反應(yīng)的離子方程式為:___________。

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