1、0.130.10.09H2/(mol/L)0.30.33计算该反应第一次达平衡时的平衡常数K=_。3 min时改变的反应条件可能是_。(3)已知温度、压强、投料比Xn(CH4)/n(H2O)对该反应的影响如图所示。图1中的两条曲线所示的投料比的关系:X1_X2(填“=”“”或“”,下同)。图2中两条曲线所示的压强的关系:p1_ p2。(4)以合成气为原料可以制备二甲醚,将n(H2):n(CO)=3:1 投入体积固定密闭容器中发生反应:3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) H0,2 分钟达平衡。升温,反应重新达平衡。下列关于两次平衡的比较中正确的是_。AH2体积分数不变
2、BCO 体积分数增大C混合气体平均摩尔质量不变 D反应速率和平衡常数均增大(5)以二甲醚(设杂质不参与反应)、KOH溶液为原料可设计成燃料电池:放电时,负极的电极反应式为_。设装置中盛有100.0 mL 3.0 mol/L KOH 溶液,放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为6.72 L,放电过程中没有气体逸出,则放电完毕后,所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为_。【答案】(1)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H= +206.1 kJ/mol (2)0.135 升高温度或增大 H2O(g)的浓度或减小 CO 的浓度 (3) (4)AB (5)CH3OCH312e+16OH
3、+=2CO+11H2O c(K+)c(HCO)c(CO)c(OH)c(H+) 【解析】【分析】(1)根据燃烧热写出热化学方程式,利用盖斯定律计算;(2)反应方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)根据三行式代入平衡常数表达式进行计算;根据表中数据可知3min时达到平衡,再根据4min时各组分浓度变化量判断改变的条件;(3)碳水比n(CH4)/n(H2O)值越大,平衡时甲烷的转化率越低,含量越高;根据压强对平衡移动影响,结合图象分析解答;(4)A根据三段式计算氢气的体积分数;B升高温度,平衡逆向移动,CO 体积分数增大;C升高温度,平衡逆向移动,气体的总质量不变,物质的量增大
4、,混合气体平均摩尔质量减小;D升高温度,平衡逆向移动,反应速率增大,但平衡常数减小;(5)CH3OCH3燃料电池工作时,负极发生氧化反应,CH3OCH3失电子被氧化反应;计算氧气的物质的量,进而计算生成二氧化碳的物质的量,根据n(KOH)与n(CO2)比例关系判断反应产物,进而计算溶液中电解质物质的量,结合盐类水解与电离等判断【详解】H2(g)+ O2(g)=H2O(l)H=285.8kJmol1CO(g)+O2(g)=CO2(g)H=283.0kJCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=890.3kJmol1,H2O(g)=H2O(l)H=44.0kJ利用盖斯定律将+3可
5、得:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H=(44.0kJmol1)+(890.3kJmol1)(283.0kJmol1)3(285.8kJmol1)=+206.1 kJmol1,则甲烷与水蒸气在高温下反应制取合成气的热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H= +206.1 kJ/mol。故答案为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H= +206.1 kJ/mol;(2) 所以K= =0.135,故答案为:0.135;3min时改变的反应条件,反应向正反应方向进行,可能为升高温度或增大H2O的浓度或减小CO的浓度,故答案为:升高温
6、度或增大H2O的浓度或减小CO的浓度;(3)碳水比n(CH4)/n(H2O)值越大,平衡时甲烷的转化率越低,含量越高,图1中的两条曲线所示的投料比的关系:X1X2。;该反应正反应是气体体积增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动,平衡时甲烷的含量增大,图2中两条曲线所示的压强的关系:p1 p2。A AH2体积分数= ,H2体积分数不变,故A正确;B升高温度,平衡逆向移动,CO 体积分数增大,故B正确;C升高温度,平衡逆向移动,气体的总质量不变,物质的量增大,混合气体平均摩尔质量减小,故C错误; D升高温度,平衡逆向移动,反应速率增大,但平衡常数减小,故D错误;AB;(5)放电时,二甲醚在碱性条
7、件下失电子发生氧化反应,负极的电极反应式为CH3OCH312e+16OH=2CO+11H2O。CH3OCH312e+16OH=2CO+11H2O;参与反应的氧气在标准状况下体积为6.72L,物质的量为=0.3mol,根据电子转移守恒可知,生成二氧化碳为2=0.2mol,n(KOH)=0.1L3.0molL1=0.3mol,n(KOH):n(CO2)=0.3mol:0.2mol=3:2,发生反应2CO2+3KOH=K2CO3+KHCO3+H2O,溶液中碳酸根水解,碳酸氢根的水解大于电离,溶液呈碱性,故c(OH)c(H),碳酸根的水解程度大于碳酸氢根,故c(HCO3)c(CO32),钾离子浓度最大
8、,水解程度不大,碳酸根浓度远大于氢氧根离子,放电过程中没有气体逸出,则放电完毕后,所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为c(K+)c(HCO)c(CO)c(OH)c(H+)。c(K+)c(HCO)c(CO)c(OH)c(H+)。2(2020广东惠州高三一模)甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。CH3OH(l)3/2O2(g)CO2(g)2H2O(g) H638.5kJCO(g)1/2O2(g)CO2(g) H283.0kJH2O(l)H2O(g) H44.0kJ则反应CH3OH(l)O2(g)CO(g)2H2O(l)的H_kJmol1。(2)工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2
9、和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:.CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H1.CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) H20.CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g) H30已知升高温度,反应的平衡常数K减小,则该反应的H1_0(填“”或“”)对反应而言,下列叙述中,能说明该反应达到平衡状态的是_。a.单位时间内消耗1molCO2的同时生成3molH2b.反应过程中c(CO2):c(CH3OH)1:c.恒温恒容时,混合气体的密度保持不变d.绝热恒容时,反应的平衡常数不再变化上述反应体系中,当合成气的组成n(H2)/n(COCO2)2.50时,体系中CO
10、的平衡转化率()与温度和压强的关系如图所示。则图中压强由大到小的顺序为_,(CO)值随温度升高而减小的原因是_。(3)用甲醇、二氧化碳可以在一定条件下合成碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3,简称DMC),其反应的化学方程式为:2CH3OH(g)CO2(g)CH3OCOOCH3(g)H2O(g)。在体积为2L的密闭容器中投入4molCH3OH和2molCO2合成DMC,一定条件下CO2的平衡转化率()与温度、压强的变化关系如图所示。则:A点时该反应的平衡常数K_(molL1)1。A、B、C三点的速率v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的顺序为_。(4)写出以KOH溶液为电解质溶液,甲醇燃料电池的负
11、极反应式:_。(1)443.5 kJmol1 (2)P2P1 升高温度时,反应是放热反应,平衡向逆反应方向移动,使得平衡体系中CO的量增大;反应是吸热反应,温度升高,平衡向正反应方向移动,又使平衡体系中CO的量增大,总结果,随温度升高CO的转化率减小 (3)0.5 v(C)v(B)v(A) CH3OH6e+8OH=CO32+6H2O (1)根据盖斯定律,2可得CH3OH(l)O2(g)CO(g)2H2O(l),因此该反应的H(638.5 kJmol1)(283.5 kJmol1)244 kJmol1=443.5 kJ443.5 kJmol1;(2)已知升高温度,反应的平衡常数K减小,则该反应是放热反应,该反应的的H10,P1;由图可知,压强一定时,随温度的升高,CO的转化率减小,反应正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡体系中CO的量增大,反应是吸热反应,温度升高,平衡向正反应方向移动,又使平衡体系中CO的量增大,总结果,随温度升高CO的转化率减小,升高温度时,反应是放热
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