16.利用CO和H2合成甲醇,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).今在一容積可變的密閉容器中,充有10mol CO和20mol H2用于合成甲醇.CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)、壓強(qiáng)(P)的關(guān)系如圖所示:
(1)寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)c({H}_{2})^{2}}$.
(2)上述合成甲醇的反應(yīng)為放熱反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”).
A、B、C三點(diǎn)的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系為KA=KB>KC.A、B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)大小關(guān)系是PA小于PB(填“大于”、“小于”或“等于”).
(3)若將達(dá)到平衡狀態(tài)A時(shí)生成的甲醇用于構(gòu)成甲醇一氧氣燃料電池,電解質(zhì)溶液為H2SO4溶液,則該電池工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH(g)+H2O-6e-=CO2+6H+,理論上通過(guò)外電路的電子最多為30mol.

分析 (1)K等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比,結(jié)合平衡濃度計(jì)算;
(2)化學(xué)平衡圖象分析方法,平衡圖象題主要注意三點(diǎn)一趨勢(shì),三點(diǎn)是:圖象的起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn),一趨勢(shì)是看曲線的變化趨勢(shì).當(dāng)然要看好橫、縱坐標(biāo)的向量;
對(duì)于一個(gè)給定的化學(xué)反應(yīng),化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素只有溫度;
相同溫度下,增大壓強(qiáng)平衡右移,CO的轉(zhuǎn)化率增大;
(3)依據(jù)原電池原理分析,燃料電池是燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng),依據(jù)電解質(zhì)溶液時(shí)酸性溶液書寫電極反應(yīng);
由圖示可知,在平衡狀態(tài)B時(shí),CO轉(zhuǎn)化率為0.5,可知生成甲醇的物質(zhì)的量為5mol,根據(jù)電極反應(yīng)式計(jì)算外電路通過(guò)電子.

解答 解:(1)反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),平衡常數(shù)K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)c({H}_{2})^{2}}$,故答案為:$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)c({H}_{2})^{2}}$;
(2)從圖上可見(jiàn),在P2時(shí),隨溫度的升高CO的轉(zhuǎn)化率越來(lái)越低,可見(jiàn),升溫時(shí)平衡向逆向移動(dòng),據(jù)勒夏特列原理,正反應(yīng)放熱.化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響,該反應(yīng)放熱,溫度越高平衡逆向移動(dòng),K值減小.相同溫度下,增大壓強(qiáng)平衡右移,CO的轉(zhuǎn)化率增大,即CO轉(zhuǎn)化率越大壓強(qiáng)越大,
故答案為:放熱; KA=KB>KC;小于;
(3)甲醇是一種燃料,可利用甲醇設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池,用稀硫酸作電解質(zhì)溶液,多孔石墨做電極,負(fù)極電極反應(yīng)為:CH3OH(g)+H2O-6e-=CO2+6H+.由圖示可知,在平衡狀態(tài)A時(shí),CO轉(zhuǎn)化率為0.5,可知生成甲醇的物質(zhì)的量為5mol,根據(jù)電極反應(yīng)式可知失去電子數(shù)為:5mol×6=30mol,
故答案為:CH3OH(g)+H2O-6e-=CO2+6H+;30.

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合,主要是平衡常數(shù)、化學(xué)平衡圖象及平衡移動(dòng)影響因素、原電池電極反應(yīng)書寫等,側(cè)重分析能力、計(jì)算能力及知識(shí)遷移應(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
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

6.某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)來(lái)探究元素周期律.甲同學(xué)根據(jù)元素非金屬性與對(duì)應(yīng)最高價(jià)含氧酸之間的關(guān)系,設(shè)計(jì)了如圖1裝置來(lái)一次性S、C、Si三種非金屬元素的非金屬性強(qiáng)弱比較的實(shí)驗(yàn)研究;乙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2裝置來(lái)驗(yàn)證鹵族元素非金屬性的遞變規(guī)律.A、B、C三處分別是沾有NaBr溶液的棉花、濕潤(rùn)的淀粉KI試紙、濕潤(rùn)紅紙.已知常溫下濃鹽酸與高錳酸鉀能反應(yīng)生成氯氣.

(1)根據(jù)甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)寫出選用物質(zhì)的化學(xué)式:AH2SO4,BNa2CO3,CNa2SiO3;
(2)寫出圖1裝置C中發(fā)生的離子方程式分別為SiO32-+CO2+H2O═H2SiO3↓+CO32-(CO2不足)或SiO32-+2CO2+2H2O═H2SiO3↓+2HCO3-(CO2過(guò)量);
(3)圖2中B處的現(xiàn)象是濕潤(rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán),其反應(yīng)的離子方程式Cl2+2I-=2Cl-+I2
(4)你認(rèn)為乙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還存在什么缺陷?通過(guò)B的氣體主要是Cl2,即不能說(shuō)明氧化性Br2>I2

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

7.下列反應(yīng)的離子方程式表示正確的是(  )
A.H2O2溶液與酸性KMnO4溶液反應(yīng):2MnO4-+3H2O2+6H+═2Mn2++6H2O+4O2
B.向Fe(NO33溶液中加入過(guò)量的HI溶液:2 NO3-+8H++6I-═3I2+2NO↑+4H2O
C.少量SO2通入碳酸鈉溶液中:CO32-+SO2═CO2+S O32-
D.0.01 mol•L-1 NH4Al(SO42溶液與0.02 mol•L-1 Ba(OH)2溶液等體積混合:NH4++Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-═2BaSO4↓+Al(OH)3↓+NH3•H2O

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

4.下列烷烴中,能由相應(yīng)的烯烴與H2按物質(zhì)的量1:1加成制得,并且烯烴的種類有兩種的是(  )
A.B.C.D.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

11.A、B、C、D、E、F、G七種短周期元素的原子序數(shù)依次增大.其中僅有一種稀有氣體元素.A和E最外層電子數(shù)相同,短周期主族元素的原子中,E原子的半徑最大;B、C和F 在周期表中相鄰,B、C同周期,C、F同主族,F(xiàn)原子的質(zhì)子數(shù)是C原子質(zhì)子數(shù)的2倍;A和C可形成兩種常見(jiàn)的液態(tài)化合物X和Y(相對(duì)分子質(zhì)量X<Y );D形成的分子為單原子分子.回答問(wèn)題:
(1)Y的電子式為
(2)液態(tài)化合物Y與稀硫酸酸化的K2Cr2O7溶液作用可產(chǎn)生一種無(wú)色助燃?xì)怏w及可溶性的Cr2(SO43,則該反應(yīng)的離子方程式為Cr2O72-+3H2O2+8H+=2Cr3++3O2+7H2O.
(3)用某種金屬易拉罐與A、C、E組成的化合物的水溶液反應(yīng).產(chǎn)生的氣體可充填氣球,請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,使用這種氣球存在的隱患是氫氣易燃、易爆.
(4)P和Q兩種物質(zhì)都是由A、C、E、F四種元素組成的鹽,其水溶液都顯酸性,等物質(zhì)的量的P和Q恰好完全反應(yīng).寫出該反應(yīng)的離子方程式:H++HSO3-═SO2↑+H2O,這兩種鹽均含有的化學(xué)鍵類型為離子鍵、共價(jià)鍵.
(5)由A、B兩元素形成的化合物W可作為火箭推進(jìn)器中的強(qiáng)還原劑,已知一個(gè)W分子和一個(gè)Y分子中都含有18個(gè)電子,1mol液態(tài)W和2mol液態(tài)Y恰好完全反應(yīng).寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2H4+2H2O2=N2+4H2O.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

1.有機(jī)化學(xué)中取代反應(yīng)范疇很廣,下列4個(gè)反應(yīng)中,屬于取代反應(yīng)范疇的是( 。
A.+HNO3$→_{△}^{濃硫酸}$-NO2+H2O
B.CH3CH2CH2CH(OH)CH3$→_{△}^{濃硫酸}$CH3CH2CH=CHCH3+H2O
C.CH3CHO+H2$→_{催化劑}^{高溫高壓}$CH3CH2OH
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

8.下列物質(zhì)中,既含有離子鍵,又含有共價(jià)鍵的是( 。
A.CaCl2B.H2O2C.Na2SD.NaOH

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

5.下列中和反應(yīng)中放出熱量最多的是(  )
A.100 mL 0.3 mol/L 的HCl 和50 mL 0.3 mol/L 的NaOH相混合
B.80mL 0.3 mol/L 的HCl 和80 mL 0.3 mol/L 的NaOH溶液相混合
C.80mL 0.3 mol/L 的H2SO4 和80 mL 0.3 mol/L 的NaOH溶液相混合
D.50mL 0.3 mol/L 的H2SO4 和50 mL 0.6 mol/L 的NaOH溶液相混合

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

6.下列離子方程式書寫正確的是( 。
A.將Fe2O3溶于氫碘酸:Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O
B.向Ca(HCO32溶液中加入過(guò)量NaOH溶液:Ca2++HCO${\;}_{3}^{-}$+OH-═CaCO3↓+H2O
C.用鋅粉還原AgCl濁液獲得銀:2AgCl+Zn═2Ag+Zn2++2Cl-
D.向(NH42Fe(SO42溶液中滴入過(guò)量NaOH溶液:Fe2++2OH-═Fe(OH)2

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