二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排,高效利用能源,能够减少二氧化碳的排放。(1)在一定温度下的2L...
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二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排,高效利用能源,能够减少二氧化碳的排放。
(1)在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中,通入2 molCO2和3mol H2,发生的反应为:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-akJ·mol-1(a>0),测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如右图所示。
①能说明该反应已达平衡状态的是 。
A. CO2的体积分数在混合气体中保持不变
B. 混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C. 单位时间内每消耗1.2mol H2,同时生成0.4molH2O
D. 反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1,且 保持不变
②下列措施中能使增大的是 (选填编号)。
A.升高温度 B.恒温恒容下充入He(g)
C.将H2O(g)从体系中分离 D.恒温恒容再充入2 mol CO2和3 mol H2
③计算该温度下此反应的平衡常数K= 。若改变条件 (填选项),可使K=1。
A.增大压强 B.增大反应物浓度
C.降低温度 D.升高温度 E.加入催化剂
(2)某*醇燃料电池原理如图1所示。
①M区发生反应的电极反应式为 。
②用上述电池做电源,用图2装置电解饱和食盐水(电极均为惰*电极),假设溶液体积为300mL,当溶液的pH值变为13时(在常温下测定),理论上消耗*醇的质量为
(忽略溶液体积变化)。
(3) 有一种用CO2生产*醇燃料的方法:
已知: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-a kJ·mol-1;
CH3OH(g)=CH3OH(l) △H=-b kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-c kJ·mol-1;
H2O(g)=H2O(l) △H=-d kJ·mol-1,
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为: 。
【回答】
【知识点】化学平衡的判断与移动、平衡常数的应用、电化学、盖斯定律
【*解析】(共15分,除注明外其余每空各2分)
(1)①AB ②CD ③0.20或 C
(2)①CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ ②0.16g
(3)CH3OH(l) +O2(g) =CO2(g) +2H2O(l) ΔH=-(c+2d-a-b)kJ·mol-1 (3分)
解析:(1)①各组分的百分含量不再改变能说明该反应已达平衡状态,A正确;平均相对分子质量数值上等于总质量比上总物质的量,平均相对分子质量不随时间的变化而变化说明总物质的量不变,此反应为非等体反应,B正确;单位时间内每消耗1.2mol H2同时生成0.4molH2O,说的都是正反应速率,C项错误;反应中H2O与CH3OH均是生成物且计量数数之比是1:1,所以二者的物质的量浓度之比为1:1,且保持不变不能判定平衡,D错误;
②A、正向反应放热,升高温度,逆向移动,比值减小,故A错误;B、恒温恒容下充入He(g),反应中各物质的浓度保持不变,平衡不移动,比值不变,故B错误;C、将H2O(g)从体系中分离减小生成物浓度,平衡正向移动,比值增大,故C正确; D、恒温恒容再充入2 mol CO2和3 mol H2,相当于对原平衡增大压强,正向移动,比值增大,故D正确。
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始浓度(mol/L) 1 1.5 0 0
变化浓度(mol/L) 0.25 0.75 0.25 0.25
平衡浓度(mol/L) 0.75 0.75 0.25 0.25
则:K=C(CH3OH)C(H2O)/C(CO2)C3(H2)= 0.20或;
要使K=1,应该正向移动,而K值只于温度有关,所以,降低温度,正向移动可以使K=1,选C
(2)①原电池中电解质阳离子往正极移动,故M处电极是负极,燃料电池的燃料作负极,故M区发生反应的电极反应式为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
②用惰*电极,电解饱和食盐水总的电极反应式为2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2 OH-,pH值变为13时, C(OH-)=10-1mol/L,n(OH-)=10-1mol/L×300mL×10-3L/mL=0.03mol,由方程式CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2 OH- 可知 CH3OH~6e-~6OH- 32g 6mol m(CH3OH) 0.03mol 则:m(CH3OH)=32g×0.03mol÷6mol=0.16g;
(3)应用盖斯定律解题,CH3OH(l) +O2(g) =CO2(g) +2H2O(l) ΔH=-(c+2d-a-b)kJ·mol-1
【思路点拨】本题考查了化学平衡的有关知识,电极反应式的书写,以及盖斯定律的应用,综合*强,但难度不大。
知识点:电离平衡 水解平衡
题型:综合题
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