分析 (1)已知,I:CH4 (g)+H2O (g)=CO (g)+3H2 (g)△H=+206.0kJ•mol-1
II:CO (g)+2H2 (g)=CH3OH (g)△H=-129.0kJ•mol-1
依據(jù)蓋斯定律,Ⅰ+Ⅱ可得:CH4(g)+H2O(g)=CH3OH (g)+H2(g),反應(yīng)熱也進(jìn)行相應(yīng)計算;
(2)由圖象可知100℃甲烷轉(zhuǎn)化率為50%,故參加反應(yīng)的甲烷為1mol×50%=0.5mol,則:
CH4 (g)+H2O (g)=CO (g)+3H2 (g)
起始(mol):1.0 2.0 0 0
變化(mol):0.5 0.5 0.5 1.5
平衡(mol):0.5 1.5 0.5 1.5
①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算H2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率;
②根據(jù)K=$\frac{c(CO)×{c}^{3}({H}_{2})}{c(C{H}_{4})×c({H}_{2}O)}$計算;
(3)平衡后將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$,其他條件不變,體積減小壓強(qiáng)增大,正、逆反應(yīng)速率增大,正反應(yīng)速率增大更多,平衡正向進(jìn)行,平衡常數(shù)只受溫度影響,與濃度無關(guān),則平衡常數(shù)不變,結(jié)合平衡常數(shù)可知,平衡時反應(yīng)物各組分的濃度都增大;
(4)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),甲醇在負(fù)極失去電子,堿性條件下生成碳酸根與水;
(5)①陽極發(fā)生氧化反應(yīng),Co2+失去電子生成Co3+;
②Co3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化,自身被還原為Co2+,原子守恒與電荷守恒可知,還原生成H+,配平書寫離子方程式.
解答 解:(1)已知,I:CH4 (g)+H2O (g)=CO (g)+3H2 (g)△H=+206.0kJ•mol-1
II:CO (g)+2H2 (g)=CH3OH (g)△H=-129.0kJ•mol-1
依據(jù)蓋斯定律,Ⅰ+Ⅱ可得:CH4(g)+H2O(g)=CH3OH (g)+H2(g)△H=+77kJ•mol-1,
故答案為:CH4(g)+H2O(g)=CH3OH (g)+H2(g)△H=+77kJ•mol-1;
(2)由圖象可知100℃甲烷轉(zhuǎn)化率為50%,故參加反應(yīng)的甲烷為1mol×50%=0.5mol,則:
CH4 (g)+H2O (g)=CO (g)+3H2 (g)
起始(mol):1.0 2.0 0 0
變化(mol):0.5 0.5 0.5 1.5
平衡(mol):0.5 1.5 0.5 1.5
①H2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為=$\frac{\frac{1.5mol}{100mL}}{5min}$=0.003 mol•L-1•min-1,
故答案為:0.003 mol•L-1•min-1;
②平衡濃度為c(CH4)=0.005mol/L,c(H2O)=0.015mol/L,c(CO)=0.005mol/L,c(H2)=0.015mol/L,平衡常數(shù)K=$\frac{c(CO)×{c}^{3}({H}_{2})}{c(C{H}_{4})×c({H}_{2}O)}$=$\frac{0.005×0.01{5}^{3}}{0.005×0.015}$=2.25×10-4,
故答案為:2.25×10-4;
(3)平衡后將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$,其他條件不變,體積減小壓強(qiáng)增大,平衡正向進(jìn)行.
A.生成物濃度增大,結(jié)合平衡常數(shù)不變,可知c(H2)增大,故A錯誤;
B.壓強(qiáng)增大,正、逆反應(yīng)速率都加快,但正反應(yīng)速率增大更多,故B錯誤;
C.平衡正向進(jìn)行,CH3OH的物質(zhì)的量增加,故C正確;
D.平衡正向進(jìn)行,氫氣物質(zhì)的量減小,甲醇物質(zhì)的量增大,故重新平衡時$\frac{c({H}_{2})}{c(C{H}_{3}OH)}$減小,故D正確;
E.平衡常數(shù)只受溫度影響,溫度不變,平衡常數(shù)不變,故E錯誤,
故選:CD;
(4)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),甲醇在負(fù)極失去電子,堿性條件下生成碳酸根與水,負(fù)極電極反應(yīng)式為:CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O,
故答案為:CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O;
(5)①陽極發(fā)生氧化反應(yīng),Co2+失去電子生成Co3+,電極反應(yīng)式為:Co2+-e-=Co3+,
故答案為:Co2+-e-=Co3+;
②Co3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化,自身被還原為Co2+,結(jié)合原子守恒與電荷守恒可知,還原生成H+,配平書寫離子方程式為:6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+,
故答案為:6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+.
點評 本題屬于拼合型題目,涉及熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)平衡圖象、化學(xué)平衡影響因素、平衡常數(shù)與反應(yīng)速率計算、原電池等,是對學(xué)生綜合能力的考查,題目難度中等.
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A. | 96% | B. | 48% | C. | 9.6% | D. | 56% |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 碳酸鈉用于治療胃潰瘍病人的胃酸過多癥 | |
B. | 金屬鈉具有強(qiáng)的還原性,可利用鈉和TiCl4溶液反應(yīng)制取金屬Ti | |
C. | 糖類、油脂、蛋白質(zhì)在一定條件下均可以水解 | |
D. | 硅酸鈉水溶液呈堿性,可以用來制硅酸 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 原子數(shù) | B. | 密度 | C. | 質(zhì)子數(shù) | D. | 質(zhì)量 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | ${\;}_{17}^{37}$Cl2的摩爾質(zhì)量是74 | |
B. | ${\;}_{17}^{37}$Cl、${\;}_{17}^{35}$Cl互為同位素,${\;}_{17}^{35}$Cl2與Cl2互為同分異構(gòu)體 | |
C. | 通常情況下,氯氣做氧化劑,但氯氣也具有還原性 | |
D. | 能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍(lán)色的物質(zhì)一定是Cl2 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | Fe2+、H+、Na+、NO3- | B. | SiO32-、K+、Br-、H+ | ||
C. | NH4+、Cl-、Mg2+、SO42- | D. | Na+、OH-、NH4+、I- |
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