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

作者&投稿:宗利 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
能源短缺是人类社会面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.Ⅰ.已知在常温常~

Ⅰ、(1)①H2O(g)=H2O(l)△H1=-44.0kJ/mol②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566.0kJ/mol③2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H3=-1275.6kJ/mol;由盖斯定律可知③-②+4×①得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8KJ/mol;故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8KJ/mol;Ⅱ、(1)该反应的反应物有3mol气体,生成物有1mol气体,所以△S<0,反应自发进行△H-T△S<0,故△H必须小于0,故答案为:<;<;(2)①2min时,甲醇浓度变化0.02mol/L,则氢气浓度变化为0.04mol/L,v(H2)=△c(H2)△t=0.04mol/L2min=0.02mol/(L?min)-1故答案为:0.02;②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)加入的(mol/L) 0.10 0.29 0反应的(mol/L) 0.02 0.04 0.02平衡后(mol/L) 0.08 0.25 0.02K=c(CH3OH)c(CO)c2(H2)=0.02mol/L0.08mol/L×(0.25mol/L)2=4(mol/L)-2故答案为:4(mol/L)-2;③Qc=K=c(CH3OH)c(CO)c2(H2)=0.500.25×0.502=8>K=4,所以平衡逆向移动,故答案为:B;④A、对于反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),反应物气体体积大于生成物,压缩容器体积 时,压强增大,平衡正向移动,可增加甲醇产率,故A正确;B、分离出甲醇,平衡正向移动可增加甲醇产率,故B正确;C、充入He,不影响各气体的分压,平衡不移动,不能增加甲醇产率,故C错误;D、体积不变,再充入反应物气体,平衡正向移动,可增加甲醇产率,故D正确.故选:ABD;(3)温度升高,反应速率加快,达到平衡时间短.正反应放热,升温时平衡逆向移动,平衡时甲醇浓度比300℃低,可得下图:,故答案为:;Ⅲ、(1)可逆反应达到平衡状态的依据是正逆反应速率相同,A、v正(CH3OH)=v正(CO2)是反应速率之比等于化学方程式计量数之比,不能说你反应达到平衡,故A不符合;B、反应前后气体质量不变,容器体积不变,反应过程中密度不变,混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡,故B不符合;C、反应前后气体物质的量增大,质量守恒,混合气体的平均相对分子质量不变,说明反应达到平衡状态,故C符合;D、CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化是平衡标志,故D符合;故答案为:CD;(2)B容器的体积变为原来的1.5倍,增加的气体的物质的量为3.6 mol×0.5=1.8 mol,依据化学方程式可知增加2mol,反应甲醇1mol,则反应的甲醇的物质的量为0.9 mol,CH3OH的转化率=0.9mol1.2mol×100%=75%.A是恒容反应容器,B是恒压反应容器.B容器充入1.2molCH3OH(g) 和2.4molH2O(g)与B容器充入1molCH2OH(g)和2molH2O(g),是等效平衡.反应方程式中生成物气体增多,反应时A容器压强比B容器大,所以A中平衡时相当于B平衡后的加压,加压平衡向逆反应方向移动,A容器中H2O百分含量增多,填B“<A”;故答案为:75%;<.

(1)由图象可以看出反应物总能量大于生成物的总能量,则该反应的正反应为放热反应;反应热=419kJ/mol-510kJ/mol=-91 kJ/mol;故答案为:放热;-91 kJ/mol;(2)A.随反应进行气体的物质的量增大,压强增大,容器中压强不变,说明到达平衡状态,故A正确;b.反应达到平衡状态时,各物质的浓度不变,混合气体中c(CO)不变说明到达平衡状态,故B正确;c.不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比,说明到达平衡状态,而v正(H2)=v逆(CH3OH)不等于化学计量数之比,未达平衡状态,故C正确;d.反应始终按CO与氢气物质的量之比为1:1进行,c(H2)=c(CO)不能说明到达平衡,故D错误;故答案为;AB;(3)催化剂能降低反应的活化能,所以图中曲线b表示使用催化剂时反应的能量变化,故选:b;(4)CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) 开始(mol/L) 1 3 0 0转化(mol/L) 0.5 1.5 0.5 0.5平衡(mol/L) 0.5 1.5 0.5 0.5则化学平衡常数K= 0.5 × 0.5 0.5×1.53 =427;平衡时CH3OH的转化率为 1.5 3 ×100%=50%,若开始时充入2mol CH3OH(g) 和2mol H2O(g)达到相同平衡与原平衡等效且等同,c(CO2)=0.5mol/L,转化率之和100%,所以平衡时CH3OH的转化率50%;恒容条件下,充入与反应无关的气体,压强增大,平衡不移动,各物质的浓度不变,c(CO2)=0.5mol/L,故答案为:427;50%;0.5mol/L;(5)由题干中原材料分子中的原子全部转变成所需产物,不产生副产物,实现零排放,可知生成物质能有一种,即属于化合反应,反应物为多种,生成物为一种,故选:I;

(1)①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ?mol-1
②H2O(l)═H2O(g)△H=+44.0kJ.mol-1
依据盖斯定律①+②×2得到2CH3OH(g)+3 O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1451.6kJ/mol
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加入催化剂,可降低反应的活化能,由图象可知b活化能较低,应加入催化剂,故答案为:b;
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),反应是气体体积减小的放热反应;
A、该反应为反应前后压强不等的反应,压强不变说明反应达到平衡,故A符合;
B、反应前后气体质量守恒,容器体积不变,气体密度始终不变,故B不符合;
C、反应速率之比等于化学方程式计量数之比是真反应速率之比,.v(H2)=2v(CH3OH)说明甲醇正逆反应速率相同,反应达到平衡,故C符合;
D、CO与H2的物质的量的比和起始量有关,不随时间改变不能说明反应达到平衡,故D不符合;
故选AC;
③从反应开始到建立平衡,平衡时:c(CO)=0.25mol/L,c(CH3OH)=0.75mol/L,则消耗n(CO)=0.75mol/L×2L=1.5mol,消耗的n(H2)=3mol,
平衡时c(H2)=
4mol?3mol
2L
=0.5mol/L,k=
0.75
0.25×0.52
=12,
故答案为:12;                                                                                                      
④增大压强,平衡向正反应方向移动,则甲醇的百分含量增大,温度升高,平衡向逆反应方向移动,甲醇的百分含量降低,则图象可为,
故答案为:;

(3)现将c mol?L-1CaCl2溶液与2.00×10-2 mol?L-1 Na2SO4溶液等体积混合生成沉淀,溶液中c(Ca2+)=
c
2
mol/L,c(SO42-)=1.00×10-2mol/L,CaSO4是一种微溶物质,已知KSP(CaSO4)=c(Ca2+)c(SO42-)=
c
2
mol/L×1.00×10-2mol/L=9.10×10-6,c=1.82×10-3mol/L,故答案为:1.82×10-3


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