化學式 | CO(g) | H2(g) | CH3OH(l) | CH4(g) |
△H/(kJ/mol) | -283.0 | -285.8 | -726.5 | -890.3 |
分析 (1)根據(jù)燃燒熱的定義:在25℃、101kPa時,1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時放出的熱量.S轉(zhuǎn)化為SO2,C轉(zhuǎn)化為二氧化碳,H轉(zhuǎn)化為液態(tài)水.故可以得出CH3OH完全燃燒的熱化學方程式;
(2)分別寫出CO、H2、CH3OH熱化學方程式后,根據(jù)蓋斯定律就可得出要求的熱化學方程式及反應熱;
(3)①利用三段式來解題;
②據(jù)化學平衡移動原理,增加甲醇產(chǎn)率,即使化學平衡正向移動即可;
③根據(jù)壓強對化學平衡的影響分析;根據(jù)影響化學平衡常數(shù)的因素分析;
④CO的轉(zhuǎn)化率為α1,則平衡時CO的物質(zhì)的量為(1-α1)mol,乙中平衡時甲醇的轉(zhuǎn)化率為α2,乙中平衡時CO的物質(zhì)的量為α2mol,甲與乙是完全等效平衡,平衡時對應各組分的含量完全相同;令平衡時CO的物質(zhì)的量為nmol,CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的反應熱△H=-QkJ/mol,則Q1=(1-n)Q、Q2=nQ,整理得Q=Q1+Q2.
解答 解:(1)燃燒熱的概念:在25℃、101kPa時,1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時放出的熱量.此時S應轉(zhuǎn)化為SO2,C應轉(zhuǎn)化為二氧化碳,H應轉(zhuǎn)化為液態(tài)水,
故△H═-726.5 kJ•mol-1指的是1molCH3OH(l)完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時的反應熱,故CH3OH(l)完全燃燒的熱化學方程式:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.5KJ•mol-1
故答案為:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.5KJ•mol-1;
(2)CO燃燒的熱化學方程式:CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)△H=-283.0 kJ•mol-1 ①
H2燃燒的熱化學方程式:2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-285.8×2 kJ•mol-1 ②
CH3OH燃燒的熱化學方程式:CH3OH(l)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.5 kJ•mol-1 ③
將①+②+(-③)可得:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(l)△H=-128.1KJ•mol-1
故答案為:-128.1KJ•mol-1;
(3)①根據(jù)熱化學方程式:H2(g)+$\frac{1}{2}$CO(g)?$\frac{1}{2}$CH3OH(g)△H=-45kJ•mol-1 可知,當反應掉1mol氫氣時,放熱45KJ,故當放出熱量3.632kJ時,反應掉的氫氣為0.08mol,根據(jù)三段式:
H2(g)+$\frac{1}{2}$CO(g)?$\frac{1}{2}$CH3OH(g)
初始C(mol/L):0.10mol/L 0.05mol/L 0
△C(mol/L):0.08mol/L 0.04mol/L 0.04mol/L
平衡C(mol/L):0.02mol/L 0.01mol/L 0.04mol/L
根據(jù)化學平衡常數(shù)K=$\frac{\sqrt{c(C{H}_{3}OH)}}{c({H}_{2})\sqrt{c(CO)}}$=$\frac{\sqrt{0.04mol/L}}{0.02mol/L×\sqrt{0.01mol/L}}$=100,故答案為:100;
②A.該反應是放熱的,升高溫度,平衡逆向進行,會減小甲醇產(chǎn)率,故A錯誤;
B.將CH3OH(g)從體系中分離,會促使平衡正向移動,提高甲醇的產(chǎn)率,故B正確;
C.充入He,使體系總壓強增大,體積不變,各組分濃度不變,所以平衡不會移動,不會改變甲醇產(chǎn)率,故C錯誤;
D.再充入0.05mol CO和0.1molH2,增大壓強,平衡右移,有利提高甲醇的產(chǎn)率,故D正確;
E.加入催化劑,改變反應速率,但不改變平衡的移動,不改變甲醇產(chǎn)率,故E錯誤;故選BD,
故答案為:BD;
③該反應是氣體體積減小的反應,把容器的體積縮小一半,增大了反應體系的壓強,增大壓強,平衡向氣體體積減小的方向移動,即向正反應方向移動;化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)不變,
故答案為;正向;不變;
④甲與乙是完全等效平衡,平衡時對應各組分的含量完全相同,CO的轉(zhuǎn)化率為α1,則平衡時CO的物質(zhì)的量為(1-α1)mol,乙中平衡時甲醇的轉(zhuǎn)化率為α2,乙中平衡時CO的物質(zhì)的量為α2mol,故(1-α1)=α2,整理得α1+α2=1;
令平衡時CO的物質(zhì)的量為nmol,CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的反應熱△H=-QkJ/mol,則Q1=(1-n)Q、Q2=nQ,整理得Q=Q1+Q2,故1mol CH3OH,則放出(Q1+Q2)kJ=45.4kJ×2=90.8kJ,
故答案為:90.8;1.
點評 本題考查了燃燒熱的概念與蓋斯定律、熱化學方程式的書寫、化學平衡常數(shù)的計算及應用、及等效平衡的應用,綜合考查,難點較大,重視基礎是解題關(guān)鍵.
科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 1mol N2(g)和1mol O2(g)反應放出的能量為180kJ | |
B. | NO是一種酸性氧化物,能與NaOH溶液反應生成鹽和水 | |
C. | 在1L的容器中發(fā)生反應,10min內(nèi) N2減少了1mol,因此10min內(nèi)的平均反應速率為v(NO)=0.1mol/(L•min) | |
D. | 1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的總能量小于2mol NO(g)具有的總能量 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 只根據(jù)反應NH3(g)+HCl(g)═NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進行,不能判斷出該反應△H的正負 | |
B. | 對于反應N2(g)+3H2(g)$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH3(g),加入更多的催化劑會使平衡向正反應方向移動 | |
C. | 向純水中加入鹽酸能使水的電離平衡逆向移動,但水的離子積不變 | |
D. | 用惰性電極電解1 L 1 mol/L的CuSO4溶液,當陰極析出3.2 g銅時,加入0.05 mol Cu(OH)2固體可將溶液恢復至原濃度 |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 甲酸(HCOOH)與正丁醇 | B. | 乙酸與甲醇(CH3OH) | ||
C. | 乙醇與CH3CH2COOH | D. | CH3CH2COOH與甲醇(CH3OH) |
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A | B | C | D |
將二氧化硫通入到一定量氯水中 | 將氯化鋁溶液滴入到一定量NaOH溶液中 | NaOH溶液加入AlCl3、Mg(NO3)2、HNO3溶液 | 將鐵粉加入到一 定量氯化鐵溶液中 |
A. | A | B. | B | C. | C | D. | D |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 通HCl(g) | B. | 加入少量KF(s) | C. | 加入少NaOH(s) | D. | 通入少量HF(g) |
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 7種 | B. | 8種 | C. | 9種 | D. | 10種 |
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