问题 计算题

研究碳及其化合物的性质对促进低碳社会的构建具有重要意义。

(1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通人体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下两组数据:

实验组温度℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/min
COH2OH2CO
1650421.62.46
2900210.41.63
①实验1中以CO2表示的反应速率为_____________(保留2位小数);

②该反应为___________(填“吸热”或“放热”)反应;

③实验2的平衡常数为___________________________。

(2)已知在常温常压下:

2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=-1451.6kJ/mol

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  △H=-566.0kJ/mol

写出甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学方程式_______________________________。

(3)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,实验室用如图装置模拟该过程,其原理是:通电后,Co2+被氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把甲醇氧化成CO2而除去(Co3+的还原产物是CO2+)。

①写出阳极电极反应式_______________________________________________________________ ;

②写出除去甲醇的离子方程式__________________________________________________________。

答案

(12分)(1)①0.13mol/(L•min)(2分) ②放热(1分) ③(2分)

(2)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=-442.8kJ/mol (3分,方程式2分,数值1分)

(3)①Co2+-e=Co3+(2分) ②6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+(2分)

题目分析:(1)①根据表中数据可知,氢气的物质的量变化量为1.6mol,因此根据反应的方程式可知,CO2的变化量也是1.6mol,其浓度是1.6mol÷2L=0.8mol/L,所以CO2表示的反应速率是v(CO2)=0.8mol/L÷6min=0.13mol/(L•min)。

②根据表中数据可知,实验1中CO的转化率为×100%=40%,实验2中CO的转化率为×100%=20%,因此实验1的转化率大于实验2。这说明温度升高平衡向逆反应方向移动,因此正反应放热。

③平衡时CO的物质的量为1.6mol÷2L=0.8mol/L,则:

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始浓度(mol/L)   1    0.5     0    0

转化浓度(mol/L)  0.2   0.2    0.2   0.2

平衡浓度(mol/L)  0.8   0.3    0.2   0.2

化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值.所以900℃时该反应平衡常数K==0.17。

(2)已知反应①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=-1451.6kJ/mol和反应②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  △H=-566.0kJ/mol,则根据盖斯定律可知,(①-②)÷2即得CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l),所以该反应的反应热△H=(-1451.6kJ/mol+566.0kJ/mol)÷2=-442.8kJ/mol。

(3)①电解池中阳极失去电子,发生氧化反应。因此通电后,Co2+在阳极失去电子氧化成Co3+,所以阳极电极反应式为Co2+-e=Co3+

②以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而除去,自身被还原为Co2+,结合原子守恒与电荷守恒可知,该反应的离子方程式为6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+

单项选择题
问答题 简答题