(17分)甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上采用如下反應(yīng)合成甲醇:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),現(xiàn)模擬并分析該反應(yīng):
(1)能夠說明該反應(yīng)已達到平衡的是_________:
a.恒溫、恒容時,容器內(nèi)的壓強不再變化
b.恒溫、恒容時,容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化
c.一定條件下,CO、H2和CH3OH的濃度保持不變
d.一定條件下,單位時間內(nèi)消耗2molH2的同時生成1 mol CH3OH
(2)右圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO轉(zhuǎn)化率隨時間的變化曲線:
①該反應(yīng)的△H____0(填“>”、“<”或“=”)。
②T1和T2溫度下的平衡常數(shù):K1____K2(填“>”、“<”或“=”)。
(3)2009年,長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)上獲得新突破,原理如圖1所示。
①甲醇完全燃燒的化學(xué)方程式_______________________。
②請寫出從C口通入O2發(fā)生的電極反應(yīng)式___________________。
(4)用上述電池做電源,用圖2裝置電解飽和食鹽水(C1、C2均為石墨電極)。
①該反應(yīng)的離子方程式________________________。
②電解開始后在電極__________________的周圍(填“C1”或“C2”)先出現(xiàn)紅色。
(1)ac(4分(4分,選一個對得2分,一對一錯不得分):
(2)①<(2分) ②>(2分)
(3)①2CH3OH+3O22CO2+4H2O(2分);②O2+4e-+4H+=2H2O(2分)
(4)2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-(3分) C2 (2分)
【解析】(1)在一定條件下,當可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(但不為0),反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài),稱為化學(xué)平衡狀態(tài),所以c正確。根據(jù)方程式可知,反應(yīng)是體積減小的,因此壓強也是減小的,所以a也能說明達到平衡狀態(tài)。密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值,在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的,b不正確。D中反應(yīng)速率的方向是相同的,不正確。答案選ac。
(2)①根據(jù)圖像可知,溫度為t2的曲線首先達到平衡狀態(tài),說明反應(yīng)速率快,因此t2大于t1。溫度高,CO的轉(zhuǎn)化率低,說明升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng),即△H<0。
②升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,因此平衡常數(shù)減小,即K1>K2。
(3)①甲醇完全燃燒的生成物是水和CO2。所以方程式為2CH3OH+3O22CO2+4H2O。
②氧氣在反應(yīng)中得到電子,因此在正極通入,又因為氫離子向正極移動,所以正極電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+=2H2O。
(4)惰性電極電解飽和食鹽水時,陽極是氯離子放電,產(chǎn)生氯氣。陰極是氫離子放電,產(chǎn)生氫氣,因此陰極周圍水的電離平衡被破壞,溶液顯堿性,顯紅色。由于C2和電源的負極相連,所以
C2是陰極,該電極周圍溶液顯紅色。該反應(yīng)的方程式為2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
c(CH3OH) |
c(CO)?c2H(2) |
c(CH3OH) |
c(CO)?c2H(2) |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
溫度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
溫度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
溫度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
c(CH3OH) |
c(CO)c2(H2) |
c(CH3OH) |
c(CO)c2(H2) |
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