考點:焓變和熵變,熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素,物質的量或濃度隨時間的變化曲線
專題:化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題
分析:(1)依據(jù)反應和圖象分析判斷:CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g),反應是熵減少的反應△S<0;反應物能量高于生成物的能量,判斷反應是放熱反應,△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:CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g),測得CO
2和CH
3OH(g)的濃度隨時間變化如圖2所示.二氧化碳是反應物隨反應進行濃度減小,甲醇是生成物,隨反應進行濃度增大;10nim內達到平衡,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)化學平衡三段式列式計算判斷;②依據(jù)化學平衡常數(shù)的概念書寫平衡常數(shù)計算式;③依據(jù)化學反應的影響因素和條件逐項分析判斷;
A、反應是放熱反應,升溫平衡逆向進行;
B、將CH
3OH(g)及時液化抽出,減小生成物的量平衡正向進行;
C、選擇高效催化劑只能改變速率,不改變化學平衡;
D、再充入l molCO
2和4molH
2,增大壓強平衡正向進行;
(3)25℃,1.01×10
5Pa時,16g 液態(tài)甲醇完全燃燒,當恢復到原狀態(tài)時,放出369.2kJ的熱量,依據(jù)書寫熱化學方程式的方法寫出該反應的熱化學方程式為:CH
3OH(l)+
O
2(g)=CO
2(g)+2H
2O(l)△H=-738.4kJ?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,原電池的負極失電子發(fā)生氧化反應,失電子的是甲醇,此電池的負極應加入或通入的物質有甲醇、氫氧化鈉、水;負極的電極反應式結合化學方程式為2CH
3OH+3O
2+4KOH→2K
2CO
3+6H
2O;正極反應為O
2+2H
2O+4e
-=4OH
-;依據(jù)電子守恒,用化學方程式減去正極電極反應得到負極電極反應式.
解答:
解:(1)依據(jù)反應和圖象分析判斷:CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g),反應是熵減少的反應△S<0;反應物能量高于生成物的能量,判斷反應是放熱反應,△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:CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g),測得CO
2和CH
3OH(g)的濃度隨時間變化如圖2所示.二氧化碳是反應物隨反應進行濃度減小,甲醇是生成物,隨反應進行濃度增大;10nim內達到平衡,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)化學平衡列式計算為:
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的平均反應速率v(CO
2)=
=0.075mol?L
-1?min
-1 ,故答案為:0.075 mol?L
-1?min
-1;
②該反應的平衡常數(shù)表達式K=
,故答案為:
;
③措施中能使化學平衡向正反應方向移動的是:
A、反應是放熱反應,升溫平衡逆向進行,故A錯誤;
B、將CH
3OH(g)及時液化抽出,減小生成物的量,平衡正向進行,故B正確;
C、選擇高效催化劑只能改變速率,不改變化學平衡,故C錯誤;
D、再充入l molCO
2和4molH
2,增大壓強平衡正向進行,故D正確;
故選BD;
(3)25℃,1.01×10
5Pa時,16g 液態(tài)甲醇物質的量為0.5mol,完全燃燒,當恢復到原狀態(tài)時,放出369.2kJ的熱量,依據(jù)書寫熱化學方程式的方法寫出該反應的熱化學方程式為:CH
3OH(l)+
O
2(g)=CO
2(g)+2H
2O(l)△H=-738.4 kJ?mol
-1,
故答案為:CH
3OH(l)+
O
2(g)=CO
2(g)+2H
2O(l)△H=-738.4kJ?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,原電池的負極失電子發(fā)生氧化反應,失電子的是甲醇,此電池的負極應加入或通入的物質有甲醇、氫氧化鈉、水;負極的電極反應式結合化學方程式為2CH
3OH+3O
2+4KOH→2K
2CO
3+6H
2O;正極反應為O
2+2H
2O+4e
-=4OH
-;依據(jù)電子守恒,用化學方程式減去正極電極反應得到負極電極反應式為:2CH
3OH+16OH
?-12e
-=2CO
32-+12H
2O,
故答案為:2CH
3OH+16OH
?-12e
-=2CO
32-+12H
2O;3O
2+6H
2O+12e
-=12OH
-.
點評:本題考查了反應的焓變判斷,熱化學方程式的書寫原則,電極反應和電池反應的分析書寫,化學平衡的影響因素判斷平衡移動方向,化學平衡的計算的應用,圖象分析是關鍵.綜合性較大,難度中等.