【題目】甲醇是重要的化工原料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生的主要反應(yīng)如下:

① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  ΔH1 =-99kJ·mol-1

② CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-58 kJ·mol-1

③ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  ΔH3

(1)CO2的電子式是________________。

(2)ΔH3______kJ·mol-1,②反應(yīng)正向的熵變?chǔ)______0(填“>”“<”或“=”)。

(3)在容積為2 L的密閉容器中,充入一定量CO2和H2合成甲醇(上述②反應(yīng)),在其他條件不變時(shí),溫度T1、T2對反應(yīng)的影響圖像如圖。

①溫度為T1時(shí),從反應(yīng)到平衡,生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)=_____ mol·L-1·min-1。

②圖示的溫度T1______T2(填寫“>”、“<”或“=”)

(4)T1溫度時(shí),將2 mol CO2和6 mol H2充入2 L密閉容器中,充分反應(yīng)(上述②反應(yīng))達(dá)到平衡后,若CO2轉(zhuǎn)化率為50%,此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為________;反應(yīng)②在該溫度達(dá)到平衡時(shí),其平衡常數(shù)的數(shù)值為_______。

(5)若反應(yīng)②在原電池條件下實(shí)現(xiàn),請寫出酸性條件下惰性電極上由CO2生成CH3OH的電極反應(yīng)式:____________________,該電極為原電池的_______極。

【答案】 +41 3∶4 0.148~0.15(或1/6.75以及4/27 ) CO2 + 6e- + 6H+ = CH3OH + H2O

【解析】

(1)CO2的電子式為。

(2)應(yīng)用蓋斯定律計(jì)算ΔH3反應(yīng)正向的ΔS<0。

(3)①根據(jù)圖像中數(shù)值用公式υ=計(jì)算υ(CH3OH)。

先拐先平法分析,圖像中T2先出現(xiàn)拐點(diǎn),T2反應(yīng)速率快,則T1<T2

(4)用三段式和化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式計(jì)算。

(5)1molCO2得到6mol電子生成1molCH3OH,結(jié)合原子守恒、電荷守恒寫電極反應(yīng)式該反應(yīng)為還原反應(yīng),在原電池的正極上發(fā)生。

(1)CO2的電子式為。

(2)分析各熱化學(xué)方程式,應(yīng)用蓋斯定律,②-①,CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3=ΔH2-ΔH1=(-58kJ/mol)-(-99kJ/mol)=+41kJ/mol。反應(yīng)中氣體反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和為4,氣體生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和為2<4,反應(yīng)正向的ΔS<0。

(3)①根據(jù)圖像,溫度為T1時(shí),從反應(yīng)到平衡反應(yīng)生成CH3OH物質(zhì)的量為nAmol,生成甲醇的平均速率為υ(CH3OH)=mol/(L·min)=mol/(L·min)。

先拐先平法分析,圖像中T2先出現(xiàn)拐點(diǎn),T2反應(yīng)速率快,根據(jù)溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響知:T1<T2

(4)用三段式, CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

c(起始)(mol/L)1 3 0 0

c(轉(zhuǎn)化)(mol/L)1×50%=0.5 1.5 0.5 0.5

c(平衡)(mol/L)0.5 1.5 0.5 0.5

在恒溫恒容時(shí)氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比,此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為(0.5+1.5+0.5+0.5):(1+3)=3:4。該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===0.15。

(5)CO2C元素的化合價(jià)為+4價(jià),CH3OHC元素的化合價(jià)為-2價(jià),1molCO2得到6mol電子生成1molCH3OH,結(jié)合原子守恒、電荷守恒和酸性條件,CO2生成CH3OH的電極反應(yīng)式為CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O,該反應(yīng)為還原反應(yīng),該電極為原電池的正極。

練習(xí)冊系列答案
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【題目】(1)在微生物作用的條件下,NH4+經(jīng)過兩步反應(yīng)被氧化成 NO3-。兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下:

第一步反應(yīng)是_________________(放熱吸熱”)反應(yīng),判斷依據(jù)是___________。

②1 mol NH4+ (aq)全部氧化成NO3- (aq)的熱化學(xué)方程式是_________________。

(2)已知紅磷比白磷穩(wěn)定,則反應(yīng) P4(白磷,s)5O2(g)===2P2O5(s)ΔH14P(紅磷,s) 5O2(g)===2P2O5(s)ΔH2ΔH1 ΔH2 的關(guān)系是 ΔH1____________ΔH2(“>”、“<””)

(3) 298 K、101 kPa 時(shí),已知:2H2O(g)===O2(g)2H2(g)ΔH1;Cl2(g)H2(g)===2HCl(g) ΔH2;2Cl2(g)2H2O(g)===4HCl(g)O2(g)ΔH3

ΔH3 ΔH1 ΔH2 之間的關(guān)系正確的是___________。

A ΔH3ΔH12 ΔH2 B ΔH3ΔH1ΔH2

C ΔH3ΔH12ΔH2 D ΔH3ΔH1ΔH2

(4)已知 H2(g)Br2(l)===2HBr(g)ΔH=-72 kJ·mol-1,蒸發(fā) 1 mol Br2(l)需要吸收的能量為 30 kJ,其他相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:

物質(zhì)

H2(g)

Br2(g)

HBr(g)

1 mol 分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量(kJ)

436

200

a

則表中 a__________________

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【題目】下列說法正確的是  

A. 氣體摩爾體積就是

B. 非標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1mol任何氣體的體積不可能為

C. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下任何物質(zhì)都含有約個(gè)分子

D. 的混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約

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【題目】常見鋅錳干電池因含有汞、酸或堿等,廢棄后進(jìn)入環(huán)境將造成嚴(yán)重危害。某化學(xué)興趣小組擬采用如下處理方法回收廢電池中的各種資源。

(1)石墨中化學(xué)鍵類型為______________,在電池中的作用為_________________

(2) 酸性鋅錳干電池的負(fù)極反應(yīng)為_________________________

(3) 堿性鋅錳干電池在放電過程產(chǎn)生MnOOH,寫出正極反應(yīng)式_____________

(4)填充物用60℃溫水溶解,目的是_____________________。

(5)操作A的名稱為______________

(6)銅帽溶解時(shí)加入H2O2的目的是_______________________(用化學(xué)方程式表示)

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(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:___________________

(2)03 min內(nèi)H2的平均化學(xué)反應(yīng)速率為___________________

(3)0-1分鐘的速率為V12-3分鐘的速率為V2,10-11分鐘的速率為V3,則V1、V2、V3由大到小的順序?yàn)?/span>____________________________。

(4)3min內(nèi)H2的轉(zhuǎn)化率為______。

(5)平衡時(shí),容器內(nèi)的壓強(qiáng)為__________CO2的分壓為____________(均保留2位有效數(shù)字)

(6)(1)中反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池(用硫酸作電解質(zhì)溶液),則正極反應(yīng)式為______________

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【題目】研究發(fā)現(xiàn),由鈷氧化物負(fù)載的錳氧化物納米粒子催化劑對某些反應(yīng)具有高活性,應(yīng)用前景良好;卮鹣铝袉栴}:

(1)Mn基態(tài)原子核外電子排布式為_____________。元素Mn與O中,第一電離能較大的是________;Mn與Co相比,基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)較少的是_______。

(2)CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為____________________

(3)沸點(diǎn)相比較:

①甲醇____H2O(填寫“>”“<”或“=”);原因是_____________________________;

②CO2____H2(填寫“>”“<”或“=”);原因是________________________________

(4)硝酸錳是制備上述反應(yīng)催化劑的原料,Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了π鍵外,還存在________。

(5)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖),其中陰離子采用面心立方最密堆積方式,X射線衍射實(shí)驗(yàn)測得MgO的晶胞參數(shù)為αnm,則r(O2-)為________ nm (用含α的算式表示,不必運(yùn)算化簡,下同)。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)為αˊnm,則r(Mn2+)為________nm(用含α、αˊ的算式表示)。

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【題目】在常溫常壓下,24mLH2SO2的混合氣體點(diǎn)燃后,生成6mLSO2,則原混合氣體中H2S的體積可能為

A. 10mLB. 12mLC. 16mLD. 18mL

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【題目】下列電子式或用電子式表示化合物形成過程正確的是(  )

A. B.

C. D.

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