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甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:反应Ⅰ:C

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解决时间 2021-04-03 19:10
甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H2①上述反应符合“原子经济”原则的是______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”).②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K).温度250℃300℃350℃K2.0410.2700.012由表中数据判断,△H1______0(填“>”、“=”或“<”).③某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol?L-1,则CO的转化率为______,此时的温度为______(从上表中选择).(2)下列各项能作为判断反应Ⅰ在2L的密闭容器中达到化学平衡状态的依据的是______(填序号字母).A.容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1:2:1B.2v(H2)(正)=v(CO)(逆)C.容器内压强保持不变D.混合气体的密度保持不变(3)已知在常温常压下:①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H1=-1 275.6kJ?mol-1②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2=-566.0kJ?mol-1③H2O(g)═H2O(l)△H3=-44.0kJ?mol-1写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:______.
最佳答案
(1)根据原子经济知,Ⅰ没有副产物,符合原子经济理念,Ⅱ中有副产物,不符合原子经济理念,故选Ⅰ;
(2)根据图象知,反应物总能量大于生成物总能量,所以该反应是放热反应,则△H1<0,故答案为:<;
(3)平衡时剩余一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol,一氧化碳的转化率=
(2?0.4)mol
2mol ×100%=80%,
               CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol/L) 1       3           0
变化量(mol/L) 0.8    1.6         0.8
平衡量(mol/L) 0.2    1.4         0.8
K=
0.8
0.2×1.42 =2.041,对照图表数据判断温度为250℃,
故答案为:80%;250℃;
(2)平衡状态的判断的关键是正逆反应速率相等和各组分浓度保持不变,
A、容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1:2:1时,未必达到平衡,故A错误;
B、v(H2)(正)=2v(CO)(逆)时,说明正逆反应速率相等,故B错误;
C、△V≠0,所以压强不变时反应达到平衡状态,故C正确;
D、2L容积不变,气体质量守恒,所以密度不变不能说明反应达到平衡状态,故D错误;
故选:C;
(3)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol
③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ/mol
由盖斯定律,①-②+③×4得:
2CH3OH(l)+2O2(g)═2CO(g)+4H2O(l),故△H=-1275.6kJ∕mol-(-566.0kJ/mol)+(-44.0kJ/mol)×4=-885.6 kJ∕mol,
所以其热化学反应方程式为:CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8 kJ∕mol,
故答案为:CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8 kJ∕mol.
全部回答
(1))①co2(g)+3h2(g)?ch3oh(g)+h2o(g)的平衡常数表达式k= c(ch3oh)?c(h2o) c(co2)?c3(h2) , 故答案为: c(ch3oh)?c(h2o) c(co2)?c3(h2) ; ②由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,正反应为放热反应,即△h1<0, 故答案为:<; ③达到平衡后,测得c(co)=0.2mol/l,则参加反应的co的物质的量=2mol-0.2mol/l×2l=1.6mol,故co转化率= 1.6mol 2mol ×100%=80%, 故答案为:80%; (2)已知:①2ch3oh(l)+3o2(g)=2co2(g)+4h2o(g)△h1=-1275.6kj/mol ②2co (g)+o2(g)=2co2 (g)△h2=-566.0kj/mol ③h2o(g)=h2o(l)△h3=-44.0kj/mol 根据盖斯定律,①-②+③×4得2ch3oh(l)+2o2(g)=2co(g)+4 h2o(l),该反应的反应热△h=-1275.6kj?mol-1-(-566.0kj?mol-1)+4×(-44.0kj/mol)=-887kj?mol-1 故该反应热化学方程式为:ch3oh(l)+o2(g)=co(g)+2 h2o(l)△h=-442.8kj?mol-1, 故答案为:ch3oh(l)+o2(g)=co(g)+2 h2o(l)△h=-442.8kj?mol-1; (3)燃料电池中,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,负极上燃料失去电子发生氧化反应,所以电极反应式为c2h5oh+3h2o-12e-=2co2+12h+, 故答案为:c2h5oh+3h2o-12e-=2co2+12h+.
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