问题 填空题

(本题16分)工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇。

(1)已知在常温常压下:

① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g)   ΔH=-1275.6 kJ/mol

②2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g)  ΔH=-566.0 kJ/mol

③H2O(g) = H2O(l)  ΔH=-44.0 kJ/mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:____________ ________

(2)甲醇脱氢可制取甲醛CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。回答下列问题:

①脱氢反应的△H_____0,600K时,Y点甲醇的υ(正) _____υ(逆)(填“>”或“<”)

②从Y点到X点可采取的措施是_______________________________________________。

③有同学计算得到在t­1K时,该反应的平衡常数为8.1mol·L-1。你认为正确吗?请说明理由__________________________________________________________________________。

(3)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。在相同的密闭容器中,使用不同方法制得的Cu2O(Ⅰ)和(Ⅱ)分别进行催化CH3-OH的脱氢实验:

CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)

CH3OH的浓度(mol·L-1)随时间t (min)变化如下表:

序号温度01020304050
T10.0500.04920.04860.04820.04800.0480
T10.0500.04880.04840.04800.04800.0480
T20.100.0940.0900.0900.0900.090
可以判断:实验①的前20 min的平均反应速率 ν(H2)=              ;实验温度T1   T2(填“>”、“<”);催化剂的催化效率:实验①   实验②(填“>”、“<”)。

(4)用CH3-OH、空气、KOH溶液和石墨电极可构成燃料电池。则该电池的负极反应式为:

___________________________________________。

答案

(1)CH3OH(l)+ O2(g) = CO(g) + 2H2O(l)  ΔH=﹣442.8 kJ∕mol (2分)

(2)①> (2分)②< (2分)

②降低温度和增大压强(2分)

③不正确(1分)。因为当CH3OH的起始浓度不同时,其转化率就不等于90%。(1分)

(3)7.0×10-5 mol·L-1 min-1(2分)  <(1分) <(1分)

(4)CH3-OH + 8OH- + 6e- = CO32- + 6H2O (2分)

题目分析:

(1)根据题意,先写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的化学方程式,标明状态,再根据盖斯定律求算焓变。

(2)①由坐标图可知,随着温度的升高,甲醇的平衡转化率在不断地增大,即是温度升高,平衡向正反应方向移动,所以焓变大于0;②Y点在曲线的上方,在该温度下,平衡转化率应比Y点小,所以平衡当向逆进行,才能达到X点,所以正反应速率小逆反应速率;可以采用降温或增大压强的方法;③不正确,起始浓度不一样,转化率就不同了。

(3)审清题意“实验①的前20 min,ν(H2)”,ν(H2)=(0.050-0.0486)mol·L-1/20min

;该反应是吸热反应,比较实验①实验②达到平衡所需要的时间,便可判断温度的高低和催化剂的催化效果;

(4)负极发生的是氧化反应,所以先把这一部分CH3-OH -6e- → CO32-写出来,因为电解质溶液是碱性的,C以CO32-存在,由电荷守恒可知,左边当再加上OH-,右边加上H2O,配平就可以了。

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多项选择题