科学家对一碳化学进行了广泛深入的研究并取得了一些重要成果。已知:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1...
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科学家对一碳化学进行了广泛深入的研究并取得了一些重要成果。已知:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.1kJ/mol;3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2=-31.0kJ/mol,CO与H2合成CH3CH=CH2的热化学方程式为________。
(2)现向三个体积均为2L的恒容密闭容器I、II、Ⅲ中,均分别充入1molCO 和2mo1H2发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.1kJ/mol。三个容器的反应温度分别为Tl、T2、T3且恒定不变。当反应均进行到5min时H2的体积分数如图所示,其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态。
①5min时三个容器中的反应达到化学平衡状态的是容器_______(填序号)。
②0-5 min内容器I中用CH3OH表示的化学反应速率v(CH3OH)=_______。(保留两位有效数字)
③当三个容器中的反应均达到平衡状态时,平衡常数最小的是容器___________。(填序号)
(3)CO用于工业冶炼金属,在不同温度下用CO 还原四种金属氧化物,达到平衡后气体中lg与温度(T)的关系如图所示。下列说法正确的是_____(填字母)。
A.工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触面积,减少尾气中CO的含量
B.CO用于工业冶炼金属铬(Cr)时,还原效率不高
C.工业冶炼金属铜(Cu) 时,600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大
D.CO还原PbO2的反应△H>0
(4)一种*醇燃料电池,使用的电解质溶液是2mol·L-1的KOH溶液。
请写出加入(通入)a物质一极的电极反应式_________;每消耗6.4g*醇转移的电子数为____。
(5)一定条件下,用*醇与一氧化碳反应合成乙*可以消除一氧化碳污染。常温下,将a mol/L的醋*与b mol/LBa(OH)2溶液等体积混合后,若溶液呈中*,用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋*的电离常数Ka为________________。
【回答】
【*】 (1). 3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H=-301.3kJ/mol (2). Ⅲ (3). 0.067 mol/(L·min) (4). Ⅲ (5). BC (6). CH3OH-6e-+8OH—=CO32-+6H2O (7). 1.2NA(1.2×6.02×1023) (8). 2×10-7b/(a-2b)
【解析】
【分析】
(1)①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H1=-90.1kJ/mol;②3CH3OH(g)⇌CH3CH=CH2(g)+3H2O(g)△H2=-31.0kJ/mol;盖斯定律计算①×3+②得到CO与H2合成CH3CH=CH2的热化学方程式;
(2)①温度越高反应速率越快,达到平衡状态时需要时间越短,反应已经达到平衡状态的是Ⅲ;
②利用三段式求出反应生成的*醇的物质的量浓度,再根据v=计算;
③当三个容器中的反应均达到平衡状态时,该反应为放热反应,温度越低,反应向正方向进行的程度越大;
(3)A.增高炉的高度,增大CO与铁矿石的接触,不能影响平衡移动,CO的利用率不变;B.由图象可知用CO工业冶炼金属铬时,一直很高,说明CO转化率很低,故不适合;C.由图象可知温度越低越小,故CO转化率越高;还原PbO2的反应,达到平衡后升高温度,升高;
(4)由反应可知,负极上*醇失去电子生成碳*钾,根据电子与*醇的物质的量关系计算。
(5)溶液等体积混合溶质浓度减少一半,醋*电离平衡常数与浓度无关,结合概念计算。
【详解】(1)①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H1=-90.1kJ/mol;②3CH3OH(g)⇌CH3CH=CH2(g)+3H2O(g)△H2=-31.0kJ/mol;盖斯定律计算①×3+②得到CO与H2合成CH3CH=CH2的热化学方程式:3CO(g)+6H2(g)⇌CH3CH=CH2(g)+3H2O(g)△H=-301.3kJ/mol;
(2)①三个容器的反应温度分别为Tl、T2、T3且恒定不变.当反应均进行到5min时H2的体积分数如图1所示,温度越高反应速率越快,达到平衡时间越短,其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态,最有可能是Ⅲ,是平衡后升温平衡逆向进行,*气含量最大;
②设反应生成的*醇为xmol/L,
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)
开始(mol/L):0.5 1 0
转化(mol/L):x 2x x
平衡(mol/L):0.5-x 1-2x x
到5min时,*气的体积分数为0.4,则=0.4,解得:x=mol/L,容器I中用CH3OH表示的化学反应速率v(CH3OH)=═0.067mol/(L•min);
③当三个容器中的反应均达到平衡状态时,该反应为放热反应,升温平衡逆向进行,Ⅲ平衡常数最小;
(3)A.增高炉的高度,增大CO与铁矿石的接触,不能影响平衡移动,CO的利用率不变,故A错误;B.由图象可知用CO工业冶炼金属铬时,一直很高,说明CO转化率很低,故B正确;C.由图象可知温度越低,越小,故CO转化率越高,工业冶炼金属铜(Cu) 时,600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大,故C正确;还原PbO2的反应,达到平衡后升高温度,升高,即升高温度,CO的含量增大,说明平衡逆向移动,此反应的△H<0;故*为BC;
(4)电池反应为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O.该电池负极是*醇失电子生成碳*钾,图中分析可知b电极为正极,电极反应为:O2+4e-+2H2O=4OH-,每消耗6.4g*醇即0.2mol,转移电子的物质的量为1.2mol,即 1.2NA(1.2×6.02×1023);(5)通常状况下,将a mol/L的醋*与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合,溶液中溶质为醋*钡和*氧化钡,反应平衡时,2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L,溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,溶液呈中*,醋*电离平衡常数依据电离方程式写出K===。
【点睛】应用盖斯定律进行简单计算的基本方法是参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般2~3个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数,然后将它们相加、减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
知识点:化学反应速率 化学平衡
题型:综合题