利用太陽能分解水生成的氫氣，在催化劑作用下氫氣與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，并開發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱ΔH分別為－285.8 kJ·mol－1、－283.0 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1。請回答下列問題：
（1）用太陽能分解10 mol水消耗的能量是          kJ。
（2）液態(tài)甲醇不完全燃燒生成一氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為                                                                    。
（3） 在容積為2 L的密閉容器中，由CO2和H2合成甲醇，反應(yīng)式：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，在其他條件不變的情況下，考察溫度對反應(yīng)的影響，實驗結(jié)果如下圖所示(注：T1、T2均大于300 ℃)：

①可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝                
②下列說法正確的是            
A．溫度為T1時，從反應(yīng)開始到平衡，生成甲醇
的平均速率為v(CH3OH)＝mol·L－1·min－1
B．該反應(yīng)在T1時的平衡常數(shù)比T2時的小
C．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
D．處于A點的反應(yīng)體系從T1變到T2，達(dá)到平衡時增大
③在T1溫度時，將1 mol CO2和3 mol H2充入一密閉恒容容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，若CO2的轉(zhuǎn)化率為α，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始壓強(qiáng)之比為                  ；
（4） 在直接以甲醇為燃料的燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，總反應(yīng)式為
2CH3OH + 3O2＝2CO2＋4H2O，則正極的反應(yīng)式為                             ；
負(fù)極的反應(yīng)式為                                                          。
（1）2858  （2）CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)   △H=" --" 443.5KJ·mol-1
（3）①   ②C D  ③ （4）O2+4H++4e-=2H2O   CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+

試題分析：（1）1摩爾的氫氣完全燃燒產(chǎn)生穩(wěn)定的氧化物放出熱量為285.8 kJ.則1mol的水分解產(chǎn)生1mol的氫氣吸收熱量285.8 kJ，則分解10 mol水吸收的能量是2858 kJ。（2） CO燃燒的熱化學(xué)方程式為：①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H="-283kl/mol;" 液態(tài)甲醇完全燃燒的熱化學(xué)方程式為：②CH3OH(l)+3/2(g)=CO2(g)+ +2H2O(l) △H=-726kl/mol②-①整理得CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)   △H=" -" 443.5KJ/mol. （3） ①可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝.②A 溫度為T1時，從反應(yīng)開始到平衡，生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)＝ .錯誤。B 由于在T1達(dá)到平衡時甲醇的物質(zhì)的量濃度比在T2時大，說明平衡時K1＞K2.錯誤。C.由于在溫度為T2時先達(dá)到平衡，說明T2＞T1。升高溫度，甲醇的含量降低，說明平衡逆向移動。根據(jù)平衡移動原理，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱方向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。正確。D. 處于A點的反應(yīng)體系從T1升高到T2，達(dá)到平衡時n(H2) 增大，n(CH3OH)減小，所以n(H2)/n(CH3OH) 增大。正確。正確選項為CD。③開始時通入1 mol CO2和3 mol H2，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，若CO2的轉(zhuǎn)化率為α，則達(dá)到平衡時充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，若CO2為(1-α)mol, H2為3(1-α)mol, n(CH3OH)=" α" mol, n(H2O)=" α" mol. 由于是在一密閉恒容容器中，所以容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始壓強(qiáng)之比為為反應(yīng)前后的氣體的物質(zhì)的量的比。平衡時氣體的物質(zhì)的量為(1-α)mol+3(1-α)mol+α mol+ α mol.=(4-2α)mol,開始時氣體的物質(zhì)的量為4mol。故容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始壓強(qiáng)之比為(4-2α)mol：4mol=。（4） 以甲醇為燃料的燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，電池的總反應(yīng)式為2CH3OH + 3O2＝2CO2＋4H2O。通入甲醇的電極為負(fù)極，負(fù)極的反應(yīng)式為CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+；通入氧氣的電極為正極，正極的反應(yīng)式O2+4H++4e-=2H2O
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

有效利用現(xiàn)有資源是解決能源問題的一種實際途徑。發(fā)展“碳一化學(xué)”，開發(fā)利用我國相對豐富的煤炭資源具有重要的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟(jì)價值。下面是以焦炭為原料，經(jīng)“碳一化學(xué)”途徑制取乙二醇的過程：

（1）該過程中產(chǎn)生的的CO可繼續(xù)與水蒸氣發(fā)生可逆反應(yīng)得到CO2和H2，此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝_____________。
（2）CH3OH（l）氣化時吸收的熱量為27kJ／mol，CH3OH（g）的燃燒熱為677kJ／mol，請寫出CH3OH（l）燃燒熱的熱化學(xué)方程式_____________。
（3）“催化還原”反應(yīng)制乙二醇原理如下： CH3OOC—COOCH3（g）＋4H2（g）HOCH2－CH2OH（g）＋2CH3OH（g） △H＝－34kJ／mol
為探究實際生產(chǎn)的最佳條件，某科研小組進(jìn)行了多方面研究。如圖表示乙二醇達(dá)到平衡時的產(chǎn)率隨原料投料比[n（氫氣）／n（草酸二甲酯）]和壓強(qiáng)的變化關(guān)系，其中三條曲線分別表示體系壓強(qiáng)為1.5MPa、2．5MPa、3．5MPa的情況，則曲線丙對應(yīng)的壓強(qiáng)是P（丙）＝_____________。

（4）草酸二甲酯水解產(chǎn)物草酸（H2C2O4）為二元中強(qiáng)酸①草酸氫鉀溶液中存 在如下平衡： H2OH＋＋OH－、HC2O4-H＋＋C2O42-和____________。
②向0．1mol／L的草酸氫鉀溶液里滴加NaOH溶液至中性，此時溶液中各粒子濃度關(guān)系正確的是__________（填序號）。
A．c（K＋）＋c（Na＋）＝c（HC2O4-）＋c（C2O42-）
B．c（K＋）＝c（HC2O4-）＋c（H2C2O4）＋c（C2O42-）
C．c（Na＋）＝c（H2C2O4）＋c（C2O42-）
D．c（K＋）＞c（Na＋）
（5）以甲醇為原料，使用酸性電解質(zhì)構(gòu)成燃料電池，該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為_____________；若以甲烷代替該燃料電池中的甲醇，向外界提供相等電量，則每代替3.2g甲醇，所需標(biāo)準(zhǔn)狀況下的甲烷的體積為____________L。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：單選題

在298 K、100 kPa時，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
則ΔH3與ΔH1和ΔH2間的關(guān)系正確的是   (　　)。
A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

二甲醚（DME）被譽為“21世紀(jì)的清潔燃料”。由合成氣制備二甲醚的主要原理如下：
① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)         △H 1=－90.7 kJ·mol-1
② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)  △H 2=－23.5 kJ·mol-1
③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)      △H 3=－41.2kJ·mol-1
回答下列問題：
（1）則反應(yīng)3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝   kJ·mol-1。
（2）下列措施中，能提高CH3OCH3產(chǎn)率的有   。
A．使用過量的CO          B．升高溫度             C．增大壓強(qiáng) 
（3）反應(yīng)③能提高CH3OCH3的產(chǎn)率，原因是   。
（4）將合成氣以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反應(yīng)器中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H，其CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)變化關(guān)系如圖1所示，下列說法正確的是   。
A．△H <0     
B．P1<P2<P3 
C．若在P3和316℃時，起始時n(H2)/n(CO)=3，則達(dá)到平衡時，CO轉(zhuǎn)化率小于50％[
（5）采用一種新型的催化劑（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H2制備二甲醚。觀察圖2回答問題。催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為   時最有利于二甲醚的合成。
（6）圖3為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖，a電極的電極反應(yīng)式為   。

圖1                       圖2                      圖3     
（7）甲醇液相脫水法制二甲醚的原理是：CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O，
CH3 HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。與合成氣制備二甲醚比較，該工藝的優(yōu)點是反應(yīng)溫度低，轉(zhuǎn)化率高，其缺點是   。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

能源的開發(fā)、利用與人類社會的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)，充分利用好能源是擺在人類面前的重大課題。
Ⅰ．已知：①Fe2O3(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)   ΔH＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋l/2O2(g)＝CO2(g)    ΔH＝b kJ·mol－1
③C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH＝c kJ·mol－1
則反應(yīng)4Fe(s)＋3O2(g)＝2Fe2O3(s)的焓變ΔH＝       kJ·mol－1。
Ⅱ．依據(jù)原電池的構(gòu)成原理，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池的是    （填序號)。
A．C(s)＋CO2(g)＝2CO(g) ΔH＞0  B．NaOH(aq)＋HCl(aq)＝NaCl(aq)＋H2O(l)  ΔH＜0
C．2H2O(l)＝2H2(g)＋O2(g) ΔH＞0  D．CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)    ΔH＜0
若以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，則該原電池的正極反應(yīng)式為                        。
Ⅲ．氫氣作為一種綠色能源，對于人類的生存與發(fā)展具有十分重要的意義。
（1）實驗測得，在通常情況下，1 g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出142.9 kJ熱量。則H2燃燒的熱化學(xué)方程式為                                           。
（2）用氫氣合成氨的熱化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)  ΔH＝－92.4 kJ·mol－1
①一定條件下，下列敘述可以說明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是       。
A．υ正(N2)＝υ逆(NH3)
B．各物質(zhì)的物質(zhì)的量相等
C．混合氣體的物質(zhì)的量不再變化
D．混合氣體的密度不再變化
②下圖表示合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，每次只改變溫度、壓強(qiáng)、催化劑中的某一條件，反應(yīng)速率υ與時間t的關(guān)系。其中表示平衡混合物中的NH3的含量最高的一段時間是       。圖中t3時改變的條件可能是        。

③溫度為T℃時，將4a mol H2和2a mol N2放入0.5 L密閉容器中，充分反應(yīng)后測得N2的轉(zhuǎn)化率為50%，則反應(yīng)的平衡常數(shù)為                。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：單選題

已知在25℃時：2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)　△H1＝－222kJ/mol
2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)　　△H2＝－484kJ/mol
C(s)＋O2(g)＝CO2(g)     △H3＝－394kJ/mol
則25℃時，CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g)的反應(yīng)熱△H4為
A．－82kJ/molB．－41kJ/molC．－312kJ/molD．＋82kJ/mol

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

（1）已知：C3H8(g)+5O2(g) ===3CO2(g)+4H2O(1) △H=－2220.0kJ/mol
H2O(1) ===H2O(g)；△H=+44.0kJ/mol
寫出丙烷燃燒生成CO2和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式                               。
（2）在如圖所示的實驗裝置中，E為一張用淀粉碘化鉀溶液潤濕的濾紙，C、D為夾在濾紙兩端的鉑夾，X、Y分別為直流電源的兩極。在A、B中充滿AgNO3溶液后倒立于盛有AgNO3溶液的水槽中，再分別插入鉑電極。切斷電源開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2，通直流電一段時間后，B電極質(zhì)量增重，A極產(chǎn)生無色氣體。請回答下列問題：
① 寫出D電極反應(yīng)式：　　　　　　　    ；
②寫出水槽中電解AgNO3溶液總反應(yīng)的離子方程式：                                    ，陰極增重2.16 g，則陽極上放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是____  _L。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

二甲醚（CH3OCH3）是無色氣體，可作為一種新型能源，由合成氣（組成為H2、CO、和少量CO2）直接制備二甲醚，其中主要過程包括以下四個反應(yīng)（均為可逆反應(yīng)）：
①CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(g)                                 △H1=—90．1 kJ·mol-1
②CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g)                     △H2=—49．0 kJ·mol-1
水煤氣變換反應(yīng)③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g)            △H3=—41．1 kJ·mol-1
二甲醚合成反應(yīng)④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)         △H4=—24．5 kJ·mol-1
（1）由H2和CO直接制備二甲醚（另一產(chǎn)物為水蒸氣）的熱化學(xué)方程式為                            。
（2）一定溫度下，在恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)①，下列描述能說明反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)的是             。
a.容器中氣體平均相對分子質(zhì)量保持不變
b.容器中氣體密度保持不變 
c.CH3OH(g)濃度保持不變
d.CH3OH(g)的消耗速率等于H2 (g)的消耗速率
（3）一定溫度下，將8mol CH3OH(g)充入5L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)④，一段時間后到達(dá)平衡狀態(tài)，反應(yīng)過程中共放出49kJ熱量，則CH3OH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為       ，該溫度下，平衡常數(shù)K=             ；該溫度下，向容器中再充入2mol CH3OH(g)，對再次達(dá)到的平衡狀態(tài)的判斷正確的是             。
a.CH3OH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率減小
b.CH3OCH3 (g)的體積分?jǐn)?shù)增大
c.H2O(g)濃度為0．5mol·L-1
d.容器中的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?．25倍
（4）二甲醚—氧氣燃料電池具有啟動快，效率高等優(yōu)點，其能量密度高于甲醇燃料電池，若電解質(zhì)為酸性，二甲醚—氧氣燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為                             ；消耗2．8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氧氣時，理論上流經(jīng)外電路的電子       mol

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

“節(jié)能減排”，減少全球溫室氣體排放，意義十分重大。二氧化碳的捕捉與封存是實現(xiàn)溫室氣體減排的重要途徑之一，科學(xué)家利用溶液噴淋“捕捉”空氣中的。
（1）使用過量溶液吸收，反應(yīng)的離子方程式為________；若含有3molNaOH的溶液“捕捉”了22．4L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則所得溶液中鈉與碳元素的物料守恒關(guān)系式為__________（用離子濃度的關(guān)系式表示）。
（2）①以和為原料可合成化肥尿素[]。已知：
   ①
 ②
  ③
試寫出和合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式__________。
②通過反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為，在催化劑作用下CO和反應(yīng)生成甲醇：某容積可變的密閉容器中充有10molCO與20mol，CO的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。

A．若A點表示在某時刻達(dá)到的平衡狀態(tài)，此時容器的容積為VL，則該溫度下的平衡常數(shù)K=__________；平衡狀態(tài)B點時容器的容積_______VL。（填“大于”、“小于”或“等于”）
B．若A、C兩點都表示達(dá)到的平衡狀態(tài)，則自反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時間_______（填“>”、“<”或“=”）
C．在不改變反應(yīng)物用量的情況下，為提高CO的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是________（寫出一種即可）。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案