2min | 4min | 6min | 8min | … | |
CO | 0.07 | 0.06 | 0.06 | 0.05 | … |
H2 | x | 0.12 | 0.12 | 0.2 | … |
CH3OH | 0.03 | 0.04 | 0.04 | 0.05 | … |
分析 (1)①已知:Ⅰ.H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(g)△H2=-242kJ/mol-1
Ⅱ.CH2OH(g)+$\frac{3}{2}$O2═CO2(g)+2H2O(g)△H2=-676kJ/mol-1
根據(jù)蓋斯定律,Ⅰ×3-Ⅱ可得:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g);
氣態(tài)產(chǎn)物能量比液態(tài)產(chǎn)物能量高,由①分析可知,合成甲醇的反應為放熱反應,反應物的能量高于生成物的能量;
②若起始時c(CO)=1mol•L-1,c(H2O)=2mol•L-1,設H2O的濃度變化量為xmol/L,則:
H2O(g)+CO(g)?H2(g)+CO2(g),
起始量(mol/L):2 1 0 0
變化量(mol/L):x x x x
平衡量(mol/L):2-x 1-x x x
再根據(jù)平衡常數(shù)列方程計算解答;
(2)①由表中數(shù)據(jù)可知,從2min到4min,CO的濃度變化量為(0.07-0.06)mol/L=0.01mol/L,根據(jù)方程式計算氫氣的濃度變化量,2min時氫氣濃度=4min時氫氣濃度+氫氣濃度變化量;
4min與6min時,CO濃度相等,則4min、6min時反應處于平衡狀態(tài),平衡常數(shù)K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)×{c}^{2}({H}_{2})}$,代入平衡濃度計算;
②對比6min和8min時各物質(zhì)的濃度可知改變條件后反應反應向正方向進行,按照轉(zhuǎn)化量之比等于計量系數(shù)之比△C(CO):△C(H2):△C(CH3OH)=0.01mol/L:0.02mol/L:0.01mol/L,所以8min后三種物質(zhì)的濃度應為:(0.06-0.01)mol/L、(0.12-0.02)mol/L、(0.04+0.01)mol/L,而8min后氫氣的濃度為0.2mol/L,所以多加了0.1mol/L×10=1mol的氫氣;
計算濃度商Qc,與平衡常數(shù)相比判斷第8min時是否達到平衡狀態(tài);
(3)用熔融的Na2CO3使作電解質(zhì)、氧氣作助燃劑組成的燃料電池,負極上甲醇被氧化生成二氧化碳和水.
解答 解:(1)①已知:Ⅰ.H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(g)△H2=-242kJ/mol-1
Ⅱ.CH2OH(g)+$\frac{3}{2}$O2═CO2(g)+2H2O(g)△H2=-676kJ/mol-1
根據(jù)蓋斯定律,Ⅰ×3-Ⅱ可得:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g),△H=3×(-242kJ/mol)-(-676kJ/mol)=-50 kJ/mol,
故熱化學方程式為:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=-50 kJ/mol;
氣態(tài)產(chǎn)物能量比液態(tài)產(chǎn)物能量高,由①分析可知,合成甲醇的反應為放熱反應,反應物的能量高于生成物的能量,則符合條件的圖象是a,
故答案為:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=-50 kJ/mol;a;
②若起始時c(CO)=1mol•L-1,c(H2O)=2mol•L-1,設H2O的濃度變化量為xmol/L,則:
H2O(g)+CO(g)?H2(g)+CO2(g)
起始量(mol/L):2 1 0 0
變化量(mol/L):x x x x
平衡量(mol/L):2-x 1-x x x
則$\frac{x×x}{(1-x)×(2-x)}$=4,解得x=$\frac{2}{3}$,
故水的轉(zhuǎn)化率為$\frac{\frac{2}{3}mol/L}{2mol/L}$×100%=33.3%,
故答案為:33.3%;
(2)①由表中數(shù)據(jù)可知,從2min到4min,CO的濃度變化量為(0.07-0.06)mol/L=0.01mol/L,根據(jù)方程式可知氫氣的濃度變化量為0.01mol/L×2=0.02mol/L,2min時氫氣濃度=0.12mol/L+0.02mol/L=0.14mol/L,
4min與6min時,CO濃度相等,則4min、6min時反應處于平衡狀態(tài),故平衡常數(shù)K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)×{c}^{2}({H}_{2})}$=$\frac{0.04}{0.06×0.1{2}^{2}}$=46.3,
故答案為:0.14;46.3;
②對比6min和8min時各物質(zhì)的濃度可知改變條件后反應反應向正方向進行,按照轉(zhuǎn)化量之比等于計量系數(shù)之比△C(CO):△C(H2):△C(CH3OH)=0.01mol/L:0.02mol/L:0.01mol/L,所以8min后三種物質(zhì)的濃度應為:(0.06-0.01)mol/L、(0.12-0.02)mol/L、(0.04+0.01)mol/L,而8min后氫氣的濃度為0.2mol/L,所以多加了0.1mol/L×10=1mol的氫氣;
8min時濃度商Qc=$\frac{0.05}{0.05×0.{2}^{2}}$=25<K=46.3,故8min時不是平衡狀態(tài),反應向正反應進行,
故答案為:加入1mol氫氣;不是;
(3)甲醇燃料電池中,甲醇在負極發(fā)生氧化反應2CH3OH-12e-+6CO32-=8CO2+4H2O,
故答案為:2CH3OH-12e-+6CO32-=8CO2+4H2O.
點評 本題考查較為綜合,涉及化學平衡計算及影響因素、平衡常數(shù)計算及應用、熱化學方程式書寫、原電池等知識,為高考常見題型和高頻考點,側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查,難度中等.
科目:高中化學 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 電子云表示電子在核外單位體積的空間出現(xiàn)的機會多少 | |
B. | 同一原子處于激發(fā)態(tài)時的能量一定高于基態(tài)時的能量 | |
C. | 各能級包含的原子軌道數(shù)按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7 | |
D. | 1個原子軌道里最多只能容納2個電子,且自旋方向相同 |
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
時間/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(NO)/mol•L-1 | 1.00 | 0.8 | 0.64 | 0.55 | 0.5 | 0.5 |
c(CO)/mol•L-1 | 3.50 | 3.30 | 3.14 | 3.05 | 3.00 | 3.00 |
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
物質(zhì) | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
濃度/(mol•L-1) | 0.64 | 0.50 | 0.50 |
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
t1~t2 | t3~t4 | t5~t6 | t6~t7 |
K1 | K2 | K3 | K4 |
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