*气不仅是新能源,也是重要的化工原料。(1)*气可由**制备:CH4(g)+H2O(l)===CO(g)+3H...
问题详情:
*气不仅是新能源,也是重要的化工原料。
(1)*气可由**制备:CH4(g)+H2O(l)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+250.1 kJ·mol-1,已知298 K时,CH4(g)、CO(g)的燃烧热分别为890 kJ·mol-1、283 kJ·mol-1。写出*气燃烧热的热化学方程式:_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)利用反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH合成清洁能源CH3OH,CO的平衡转化率与温度的关系如图所示:
①该可逆反应的正反应ΔH________0;A、B、C三点平衡常数KA、KB、KC的大小关系是________;压强p1____p2(填“>”“<”或“=”);在T1和p2条件下,由D点到B点过程中,正、逆反应速率之间的关系:v正______v逆(填“>”“<”或“=”)。
②若在恒温恒容条件下进行上述反应,能表示该可逆反应达到平衡状态的是________(填字母)。
a.CO物质的量保持不变
b.单位时间内消耗CO的浓度和生成*醇的浓度相等
c.混合气体的压强不再变化
d.混合气体的密度不再变化
③在2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO和4 mol H2,在p2和T2条件下经10 min达到平衡状态C点,在该条件下,v(CH3OH)=________;平衡常数K为__________。
(3)电池的比能量与消耗单位质量还原剂时转移的电子数成正比例。理论上,H2、CH4、CH3OH的**燃料电池的比能量由大到小排序为____________________,CH3OH的**燃料电池的负极电极反应式为______________________________________________________。
【回答】
解析:(1)CH4(g)+H2O(l)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+250.1 kJ·mol-1 ①;CH4(g)、CO(g)的燃烧热的热化学方程式分别为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1 ②;CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1 ③;根据盖斯定律,由(②-①-③)/3得H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.7 kJ·mol-1。(2)①从图像中可以看出,随着温度升高,CO的平衡转化率降低,说明正反应是放热反应;K只与温度有关,A、B两点温度相同,K相同,B和C两点压强相同,且T1<T2,升高温度,K减小,故KA=KB>KC;温度相同,增大压强,CO的平衡转化率增大,故p1<p2;D点到B点(未平衡状态到平衡状态)CO的转化率增大,正反应速率大于逆反应速率。②CO的物质的量不变,即浓度不变,说明反应达到平衡状态,a正确;单位时间内消耗CO的浓度和生成*醇的浓度必然相等,b错误;混合气体的压强不变,说明各物质的浓度不变,故反应达到平衡状态,c正确;混合气体的密度始终不变,密度不变不能说明反应达到平衡状态,d错误。③v(CH3OH)=v(CO)=[(2×0.5)÷2]/10=0.05 mol·L-1·min-1;三段法计算:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度/(mol·L-1) 1 2 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.5 1 0.5
平衡浓度/(mol·L-1) 0.5 1 0.5
K==1。
(3)由*气=1,**=0.5,*醇=0.187 5,则比能量由大到小排序为H2>CH4>CH3OH;总反应式为CH3OH+O2===CO2+2H2O,正极的电极反应式为O2+6e-+6H+===3H2O,负极的电极反应式为CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+。
*:(1)H2(g)+O2(g)===H2O(l)ΔH=-285.7 kJ·mol-1
(2)①< KA=KB>KC < > ②ac
③0.05 mol·L-1·min-1 1
(3)H2>CH4>CH3OH CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+
知识点:化学反应速率 化学平衡
题型:综合题
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