【題目】甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇。已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下表所示:

化學(xué)反應(yīng)

平衡常數(shù)

溫度℃

500

800

①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)

K1

2.5

0.15

②H2(g)+CO2(g) H2O (g)+CO(g)

K2

1.0

2.50

③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O (g)

K3

(1)反應(yīng)②是________________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

(2)某溫度下反應(yīng)①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(qiáng)(P)的關(guān)系,如左下圖所示。則平衡狀態(tài)由A變到B時(shí),平衡常數(shù)K(A)_____________K(B)(填“>”、“<”或“=”)。據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系,則K3=_______(用K1、K2表示)。

(3)在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②,已知c(CO)與反應(yīng)時(shí)間t變化曲線Ⅰ如右上圖所示,若在t0時(shí)刻分別改變一個(gè)條件,曲線Ⅰ變?yōu)榍Ⅱ和曲線Ⅲ。

當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍Ⅱ時(shí),改變的條件是_____________________

當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍Ⅲ時(shí),改變的條件是_____________________

(4)一種甲醇燃料電池,使用的電解質(zhì)溶液是2mol·L-1的KOH溶液。

請(qǐng)寫出加入(通入)b物質(zhì)一極的電極反應(yīng)式_________________;

每消耗6.4g甲醇轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為_______________

(5)一定條件下甲醇與一氧化碳反應(yīng)可以合成乙酸。通常狀況下,將a mol/L的醋酸與b mol/LBa(OH)2溶液等體積混合后,溶液中:2c(Ba2+)= c(CH3COO-),用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka為________________。

【答案】吸熱=K1·K2加催化劑將體積壓縮為2LO2+4e+2H2O = 4OH1.2NA(1.2×6.02×1023)2×10-7b/(a-2b)

【解析】試題分析:(1)根據(jù)溫度對(duì)平衡狀態(tài)和平衡常數(shù)的影響分析;

2)化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響;依據(jù)平衡常數(shù)的含義分析;

3)根據(jù)外界條件對(duì)平衡狀態(tài)和反應(yīng)速率的影響結(jié)合圖像分析解答;

4)根據(jù)原電池的工作原理分析、判斷和計(jì)算;

5)溶液等體積混合溶質(zhì)濃度減少一半,醋酸電離平衡常數(shù)與濃度無(wú)關(guān),結(jié)合概念計(jì)算。

解析:(1)分析圖表數(shù)據(jù),反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度升高增大,平衡正向進(jìn)行,正反應(yīng)是吸熱反應(yīng);

2)化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響,溫度不變平衡常數(shù)不變,所以KA=KB;反應(yīng)③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O,分析三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式可知平衡常數(shù)K3=K1×K2;

3)圖象分析曲線變化為曲線是縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間,最后達(dá)到相同平衡狀態(tài),體積可變得是恒壓容器,說(shuō)明改變的是加入了催化劑;當(dāng)曲線變?yōu)榍時(shí)一氧化碳物質(zhì)的量增大,反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng),可變?nèi)萜髦袣怏w體積和濃度成反比,氣體物質(zhì)的量不變,曲線,體積為3L,一氧化碳濃度為3mol/L,改變條件后變?yōu)闉榍,一氧化碳濃度為4.5mol/L,則體積壓縮體積為:3V=4.53,V=2L,所以將容器的體積快速壓縮至2L符合;

4)根據(jù)裝置圖中電子的流向可知a物質(zhì)所在的電極是負(fù)極,失去電子,通入甲醇。b處通入的是氧氣,作正極,電解質(zhì)溶液顯堿性,電極反應(yīng)式為O2+4e+2H2O4OH;甲醇中碳元素化合價(jià)是-2價(jià),反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為+4價(jià),失去6個(gè)電子。6.4g甲醇是0.2mol,則每消耗6.4g甲醇轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1.2NA;

5)一定條件下,將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba(OH)2溶液等體積混合,溶液中溶質(zhì)為醋酸鋇和氫氧化鋇,反應(yīng)平衡時(shí),2c(Ba2)=c(CH3COO-)=bmol/L,溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,溶液呈中性,醋酸電離平衡常數(shù)依據(jù)電離方程式寫出K=[CH3COO][H+]/[CH3COOH]

= 2×10-7b/(a-2b)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】NA表示阿伏加德羅常數(shù)數(shù)值,下列有關(guān)說(shuō)法正確的是

A. 18.4 mol/L的濃硫酸與等質(zhì)量的水混合所得溶液的物質(zhì)的量濃度大于9.2 mol/L

B. 室溫下,1LpH13NaOH溶液中,由水電離的OH離子數(shù)目為0.1NA

C. 50 mL 14.0 mol·L-1濃硝酸與足量銅反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.35 NA

D. 同溫同壓同體積下的兩種氣體12C18O14N2具有的電子數(shù)相等

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】電解CO(NH2)2(尿素)的堿性溶液制氫氣的裝置如圖所示(電解池中隔膜僅阻止氣體通過(guò),a、b極均為惰性電極)。下列說(shuō)法不正確的是

A.電解時(shí),a極發(fā)生氧化反應(yīng)

B.溶液中OH逐漸向a極移動(dòng)

C.電解時(shí)a極的電極反應(yīng)式為:CO(NH2)2+8OH-6e═CO32-+N2↑+6H2O

D.若在a極產(chǎn)生標(biāo)況下224mL N2,則消耗尿素2g

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】W、X、Y、Z是短周期元素,其部分性質(zhì)如下表:

W

單質(zhì)是淡黃色固體

X

在地殼中的含量居第二位

Y

原子最外層電子數(shù)是電子總數(shù)的錯(cuò)誤!未找到引用源。

Z

第三周期原子半徑最小的金屬元素

下列說(shuō)法正確的是

A. 氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性:X>W B. Z的氧化物中含有非極性共價(jià)鍵

C. 離子半徑:Z>W D. 最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性:Y>X

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】甲醇燃料電池被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源,下列說(shuō)法不正確的是(  )

A. 負(fù)極通入甲醇

B. 正極通入氧氣或空氣

C. 無(wú)污染物質(zhì)生成

D. 甲醇燃料電池的能量利用率比甲醇燃燒的能量利用率小

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】可證明次氯酸是弱酸的事實(shí)是( )

A. 次氯酸可與堿反應(yīng) B. 次氯酸有漂白性

C. 次氯酸鈣可與碳酸反應(yīng)生成次氯酸 D. 次氯酸見光分解

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是(  )

A. 無(wú)色溶液中:K、Na、MnO4-、SO42-

B. 酸性溶液中:Fe2Al3、NO3-I、Cl

C. 加入Al能放出H2的溶液中:HCO3-NO3-、Mg2Na

D. pH11的溶液中:CO32-、NaAlO2-、NO3-

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】青蒿素是從黃花蒿中提取的一種無(wú)色針狀晶體,雙氫青蒿素是青蒿素的重要衍生物,抗瘧疾療效優(yōu)于青蒿素,請(qǐng)回答下列問題:

(1)組成青蒿素的三種元素電負(fù)性由大到小排序是__________,畫出基態(tài)O原子的價(jià)電子排布圖__________。

(2)一個(gè)青蒿素分子中含有_______個(gè)手性碳原子。

(3)雙氫青蒿素的合成一般是用硼氫化鈉(NaBH4)還原青蒿素.硼氫化物的合成方法有:

2LiH+B2H6=2LiBH4; 4NaH+BF3═NaBH4+3NaF

寫出BH4的等電子體_________(分子、離子各寫一種);

②B2H6分子結(jié)構(gòu)如圖,2個(gè)B原子和一個(gè)H原子共用2個(gè)電子形成3中心二電子鍵,中間的2個(gè)氫原子被稱為橋氫原子,它們連接了2個(gè)B原子.則B2H6分子中有______種共價(jià)鍵,B原子的雜化方式為________ ;

③NaBH4的陰離子中一個(gè)B原子能形成4個(gè)共價(jià)鍵,而冰晶石(Na3AlF6)的陰離子中一個(gè)Al原子可以形成6個(gè)共價(jià)鍵,原因是______________;

④NaH的晶胞如圖,則NaH晶體中陽(yáng)離子的配位數(shù)是_________;設(shè)晶胞中陰、陽(yáng)離子為剛性球體且恰好相切,求陰、陽(yáng)離子的半徑比=__________。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是

A. SO2具有氧化性,可用于漂泊紙漿

B. NH4HCO3 受熱易分解,可用作氮肥

C. 明礬溶于水產(chǎn)生的SO42- 有氧化性,可用于凈水

D. 常溫下鐵能被濃硝酸鈍化,可用鐵質(zhì)容器貯運(yùn)濃硝酸

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