甲醇来源丰富、价格低廉,是一种重要的化工原料,有着重要的用途

甲醇来源丰富、价格低廉,是一种重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景。

(1)工业生产甲醇的常用方法是:CO(g)+2H2(g)  CH3OH(g)  △H = —91kJ/mol。

已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)      △H = —580kJ/mol;

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)       △H = —570kJ/mol

计算2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H = ________________

若在恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g)  CH3OH(g),下列表示该反应没有达到平衡状态的有________(填字母序号)。

A.CO百分含量保持不变                                B.容器中混合气体的密度不变化

C.有1个H—H键生成的同时有 3个C—H键生成        D.容器中混合气体的压强不变化

(2)制甲醇所需要的H2,可用下列反应制取:H2O(g)+CO(g) H2(g)+ CO2(g)  △H<0,某温度下该反应达到平衡时,c(H2c(CO2)= c(CO)·c(H2O) 若起始时c(CO)=1mol/L-1c(H2O)=1mol/L-1,试回答下列问题:

①该温度下,反应进行一阶段时间后,测得H2的浓度为0.5mol/L-1,则此时该反应v(正)__________v(逆)(填“>”、“<”或“=”);

②若反应温度不变,达到平衡后,H2O的转化率为________

(3)某实验小组设计了甲醇以氢氧化钾为电解质溶液的燃料电池装置。

①试想该电池工作时,OH_______极移动(填“负”或“正”);

②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池负极反应的离子方程式为______________________。总反应的化学方程式______________________

答案

【答案】    (1). -1548 kJ/mol    (2). C    (3). =    (4). 50%    (5).     (6). 2CH30H+12OH- -12e- =2 CO32- +12 H2O    (7). 2CH30H+3O2+4KOH=2 K2CO3+6H2O

【解析】(1)CO(g)+2H2(g)  CH3OH(g)  H = —91kJ/mol;2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)      H = —580kJ/mol;2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)       H = —570kJ/mol,根据盖斯定律,②×2-2+③得:2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) H = -1548 kJ/mol ;对反应CO(g)+2H2(g)  CH3OH(g)A、CO百分含量保持不变,反应处于平衡状态,说明反应处于平衡状态,故A正确;B、由于该反应在恒容条件下进行,气体质量守恒,所以密度也不变,故容器中气体的密度不再改变,不能说明反应处于平衡状态,故B错误;C、有2H-H键生成的同时有3C-H键生成,才说明反应处于平衡状态,故C错误;D、由于该反应是体积减小的反应,在反应到达平衡的过程中,压强是不断减小,当容器中气体的压强不再改变时,说明反应处于平衡状态,故D正确;故选BC。

(2)

                  H2O(g)+CO(g) H2(g)+ CO2(g)

初始浓度(mol/L-1):1     1       0      0

变化浓度(mol/L-1):0.5   0.5    0.5    0.5

末态浓度(mol/L-1):0.5   0.5    0.5    0.5

此时浓度熵Qc=(0.5×0.5)/(0.5×0.5)=1,即反应处于平衡状态,正反应速率等于逆反应速率

②若反应温度不变,达到平衡后,H2O的转化率为0.5/1=0.5.

(3)某实验小组设计了甲醇以氢氧化钾为电解质溶液的燃料电池装置。

①试想该电池工作时,OH向负极移动;②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池负极反应的离子方程式为2CH30H+12OH- -12e- =2 CO32- +12 H2O。总反应的化学方程式2CH30H+3O2+4KOH=2 K2CO3+6H2O。

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