问题 问答题

能源短缺是人类面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源.具有广泛的开发和应用前景.因此甲醇被称为21世纪的新型燃料.

(1)已知在常温常压下:

①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H=_1275.6kJ•mol-1

②H2O(l)═H2O(g)△H=+44.0kJ.mol-1

写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:______.

(2)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:

反应A:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H1

反应B:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2

取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线如图所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的△H1______0(填“>”、“<”或“=”).

②对于反应A,若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是______.

A.升高温度                              B.增加CO2的量

C.充入He,使体系总压强增大             D.按原比例再充入CO2和H2

③某温度下,将4mol CO和12mol H2,充人2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.5mol•L-1,则该温度下该反应的平衡常数为______.

④.某种甲醇-空气燃料电池是采用铂作为电极,稀硫酸作电解质溶液.其工作时负极的电极反应式可表示为______

(3)对燃煤烟气中的SO2、NO2设物质的量之比为1:1,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥,则该反应的化学方程式为______.

(4)在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液,使溶液的pH=7,则溶液中c(Na+)+c(H+)______ c(NO3-)+c(OH-)(填写“>”“=”或“<”)

答案

(1)2CH3OH(I)十3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H=_1275.6kJ•mol-1

                H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ/mol                   ②

①-②×4得:2CH3OH(I)十3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H=_1451.6kJ•mol-1

在25摄氏度,101 kPa时,1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热.

所以表示甲醇燃烧热的热化学方程式:CH3OH(g)+

3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.8kJ/mol,

故答案为:CH3OH(g)+

3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.8kJ/mol;

(2)①由图可知最高点反应到达平衡,达平衡后,温度越高,φ(CH3OH)越小,平衡向逆反应进行,升高温度平衡吸热方向进行,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,即△H1<0,故答案为:<;

②A.由①可知,该反应放热,升温,平衡向逆反应方向移动,甲醇产率减小,故A错误;

B.增加CO2的量,平衡向正反应方向移动,甲醇产率增大,故B正确;

C.充入He,使体系总压强增大,各物质的浓度不变,平衡不移动,故C错误

D.按原比例再充入CO2和H2,由等效平衡可知平衡正向移动,甲醇产率增大,故D正确;

故选:BD.

③CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)

起始(mol•L-1)     2              6               0          

反应(mol•L-1)    1.5             3              1.5 

平衡(mol•L-1)    0.5             3              1.5 

平衡常数K=

C(CH3OH)
C(CO)C2(H2)
=
1.5 
 0.5 ×3 
=0.33,故答案为:0.33;

④总反应式为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,正极反应式:3O2+12H++12e-═6H2O;总反应式减去正极反应式即为负极反应式,

所以负极反应式为:2CH3OH+2H2O-12e-═12H++2CO2;故答案为:2CH3OH+2H2O-12e-═12H++2CO2

(3)反应方程式为12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH42SO4+4NH4NO3

故答案为:12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH42SO4+4NH4NO3

(4)在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液,使溶液的pH=7,溶液中含有的离子为:Na+、H+、NH4+、NO3-、OH-,电荷守恒为:c(Na+)+c(H+)+C(NH4+)=c(NO3-)+c(OH-),

所以:c(Na+)+c(H+)<c(NO3-)+c(OH-),故答案为:<.

单项选择题
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