2.乙醇汽油是被廣泛使用的新型清潔燃料,工業(yè)生產(chǎn)乙醇的一種反應(yīng)原理為:
2CO(g)+4H2(g)?CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=-256.1kJ•mol-1
已知:H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ•mol-1
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ•mol-1
(1)以CO2(g)與H2(g)為原料也可合成乙醇,其熱化學(xué)方程式如下:2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(l)△H=-305.7kJ•mol-1
(2)CH4和H2O(g)在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)CH4+H2O?CO+3H2,該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)如表:
溫度/℃800100012001400
平衡常數(shù)0.451.92276.51771.5
①該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”);
②T℃時(shí),向1L密閉容器中投入1mol CH4和1mol H2O(g),平衡時(shí)c(CH4)=0.5mol•L-1,該溫度下反應(yīng)CH4+H2O?CO+3H2的平衡常數(shù)K=6.75.
(3)汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放,這使NOx的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題.某研究小組在實(shí)驗(yàn)室以Ag-ZSM-5為催化劑,測得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖.
①若不使用CO,溫度超過775K,發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低,其可能的原因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度反應(yīng)更有利于向逆反應(yīng)方向進(jìn)行;在$\frac{n(NO)}{n(CO)}$=1的條件下,應(yīng)控制的最佳溫度在870℃左右.
②用CxHy(烴)催化還原NOx也可消除氮氧化物的污染.寫出CH4與NO2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式CH4+2NO2=CO2+N2+2H2O.
(4)乙醇-空氣燃料電池中使用的電解質(zhì)是攙雜了Y2O3的ZrO2晶體,它在高溫下能傳導(dǎo)O2-離子.該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3CH2OH-12e-+6O2-=2CO2+3H2O.

分析 (1)反應(yīng)①2CO(g)+4H2(g)?CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=-256.1kJ•mol-1,②H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ•mol-1,③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ•mol-1,根據(jù)蓋斯定律將①-3×②-2×③,可得反應(yīng)2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(l),以此計(jì)算△H;
(2)①溫度升高,平衡常數(shù)增大,可知升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);
②T℃時(shí),向1L密閉容器中投入1molCH4和1mol H2O(g),平衡時(shí)c(CH4)=0.5mol•L-1,K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比;
(3)①升高溫度,發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低,說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行;由圖可知,在$\frac{n(NO)}{n(CO)}$=1的條件下,870℃時(shí),NO還原為N2的轉(zhuǎn)化率為100%,
②CH4與NO2發(fā)生反應(yīng)生成無毒的N2、CO2和H2O;
(4)乙醇在燃料電池的負(fù)極失去12個(gè)電子,發(fā)生氧化反應(yīng).

解答 解:(1)反應(yīng)①2CO(g)+4H2(g)?CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=-256.1kJ•mol-1,②H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ•mol-1,③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ•mol-1,根據(jù)蓋斯定律將①-3×②-2×③,可得反應(yīng)2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(l),所以△H=①-3×②-2×③,則△H=-305.7 kJ•mol-1
故答案為:-305.7 kJ•mol-1;
(2)①溫度升高,平衡常數(shù)增大即平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),
故答案為:吸熱;
②T℃時(shí),向1L密閉容器中投入1molCH4和1mol H2O(g),平衡時(shí)c(CH4)=0.5mol•L-1,該溫度K=$\frac{c(CO){c}^{3}({H}_{2})}{c(C{H}_{4})c({H}_{2}O)}$=$\frac{0.5×1.{5}^{3}}{0.5×0.5}$=6.75,
故答案為:6.75;
(3)①升高溫度,發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低,說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,該反應(yīng)放熱;由圖可知,在$\frac{n(NO)}{n(CO)}$=1的條件下,870℃時(shí),NO還原為N2的轉(zhuǎn)化率為100%,
故答案為:該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度反應(yīng)更有利于向逆反應(yīng)方向進(jìn)行;870℃;
②CH4與NO2發(fā)生反應(yīng)生成無毒的N2、CO2和H2O,反應(yīng)為CH4+2NO2=CO2+N2+2H2O,
故答案為:CH4+2NO2=CO2+N2+2H2O;
(4)乙醇在燃料電池的負(fù)極失去12個(gè)電子,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為CH3CH2OH-12e-+6O2-=2CO2+3H2O,
故答案為:CH3CH2OH-12e-+6O2-=2CO2+3H2O.

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算,為高頻考點(diǎn),把握平衡移動(dòng)影響因素、平衡常數(shù)計(jì)算、蓋斯定律應(yīng)用、電極反應(yīng)為解答的關(guān)鍵,側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查,綜合性較強(qiáng),題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

12.下列說法正確的是(  )
A.按系統(tǒng)命名法,化合物的名稱為:2,6-二甲基-5-乙基庚烷
B.丙氨酸和苯丙氨酸脫水,最多可生成3種二肽
C.大氣污染物氟利昂-12的化學(xué)式是CF2Cl2具有正四面體結(jié)構(gòu)
D.三硝酸甘油酯的分子式為C3H5N3O9

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

13.“PM2.5”是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的細(xì)小顆粒物,也稱為可人肺顆粒物.下列有關(guān)說法中,錯(cuò)誤的是( 。
A.霧屑于膠體,能產(chǎn)生丁達(dá)爾現(xiàn)象
B.大霧的形成與汽車的尾氣排放沒有關(guān)系
C.持續(xù)大霧天氣給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸?shù)葞砗艽蟮挠绊?/td>
D.空氣中懸浮的細(xì)小顆粒物嚴(yán)重危害人體健康

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

10.已知mg硫酸鐵中含有a個(gè)Fe3+,則阿伏加德羅常數(shù)可以表示為(  )
A.$\frac{200a}{m}$mol-1B.$\frac{200m}{a}$mol-1C.$\frac{2m}{a}$mol-1D.$\frac{2a}{m}$mol-1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

17.下列分子中所有原子都滿足最外層為8電子結(jié)構(gòu)的是( 。
A.H2B.CH4C.HClD.Cl2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

7.某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)用50mL 1.0mol/L鹽酸跟50mL 1.1mol/L 氫氧化鈉溶液在如圖裝置中進(jìn)行中和反應(yīng).在大燒杯底部墊碎泡沫塑料(或紙條),使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平.然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條),大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板,在板中間開兩個(gè)小孔,正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過.通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱.試回答下列問題:
(1)本實(shí)驗(yàn)中還缺少一個(gè)儀器,其名稱是環(huán)形玻璃攪拌棒.在大小燒杯中填充泡沫塑料的作用是溫隔熱,防止熱量散失.
(2)該實(shí)驗(yàn)小組做了三次實(shí)驗(yàn),每次取溶液各50mL,并記錄下原始數(shù)據(jù)(見表).
實(shí)驗(yàn)序號(hào)起始溫州 t1/℃終止溫度(t2)/℃[溫差
(t2-t1)/℃
鹽酸NaOH溶液平均值
125.124.925.031.66.6
225.125.125.131.86.7
325.125.125.131.96.8
已知鹽酸、NaOH溶液密度近似為1.00g/cm3,中和后混合液的比熱容為:c=4.18×10-3kJ/(g•℃),則寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式(離子方程式)H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-56.0kJ/mol  (△H值保留到小數(shù)點(diǎn)后1位).
(3)若用等濃度的醋酸與NaOH溶液反應(yīng),則測得的中和熱會(huì)比(2)測出的△H偏大(填“偏大”、“偏小”或“不變”).
(4)在中和熱測定實(shí)驗(yàn)中存在用水洗滌溫度計(jì)上的鹽酸后再用溫度計(jì)測定NaOH溶液溫度的步驟,若無此
操作步驟,則測得的中和熱△H會(huì)偏大(填“偏大”、“偏小”或“不變”).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.為了證明醋酸是弱電解質(zhì),四同學(xué)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn):
甲用pH試紙測出0.10mol/L的醋酸溶液pH=4;
乙將pH=3醋酸和鹽酸,各取10ml,用蒸餾水稀釋到原來的100倍,然后用pH試紙測定該溶液的pH,醋酸的變化小
丙將pH=3醋酸和鹽酸,分別加入相應(yīng)的鈉鹽固體,醋酸的pH變化大
丁取pH=3的鹽酸和醋酸,分別稀釋到原來的100倍,然后加入完全一樣的鋅粒,測量醋酸放出H2的速率快
上述實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)并能證明醋酸是弱酸的是( 。
A.一位同學(xué)B.二位同學(xué)C.三位同學(xué)D.四位同學(xué)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

11.下列說法正確的是(  )
A.分散系中分散質(zhì)粒子的直徑:Fe(OH)3懸濁液>Fe(OH)3膠體>FeCl3溶液
B.焰色反應(yīng)是物質(zhì)燃燒時(shí)火焰呈現(xiàn)的顏色變化,屬于化學(xué)變化
C.鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)式為 Fe-3e-=Fe3+
D.電解精煉銅時(shí),陽極泥中含有Zn、Fe、Ag、Au等金屬

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

12.下列化學(xué)用語表示正確的是( 。
A.氯化鈉的電子式為Na:$\underset{\stackrel{•}{C}}{•}\underset{\stackrel{•}{l}}{•}$:
B.次氯酸的電子式H:$\underset{\stackrel{•}{C}}{•}\underset{\stackrel{•}{l}}{•}$:
C.二氧化碳的結(jié)構(gòu)式為O=C=O
D.NaHCO3的電離方程式為NaHCO3=Na++H++CO32-

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