1923年以前,甲醇一般是用木材或其廢料的分解蒸餾來生產(chǎn)的.現(xiàn)在工業(yè)上合成甲醇幾乎全部采用一氧化碳或二氧化碳加壓催化加氫的方法,工藝過程包括造氣、合成凈化、甲醇合成和粗甲醇精餾等工序.已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下表所示:

化學(xué)反應(yīng) 平衡常數(shù) 溫度℃
500 800
①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g) K1 2.5 0.15
②2H2(g)+CO2(g)?H2O+CO(g) K2 1.0 2.50
③3H2(g)+CO2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) K3
(1)反應(yīng)②是
 
(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng).
(2)某溫度下反應(yīng)①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(qiáng)(P)的關(guān)系如圖1所示.則平衡狀態(tài)由A變到B時,平衡常數(shù)K(A)
 
K(B)(填“>”、“<”或“=”).據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系,則K3=
 
(用K1、K2表示).
(3)在3L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②,已知c(CO)與反應(yīng)時間t變化曲線Ⅰ如圖2所示,若在t0時刻分別改變一個條件,則曲線Ⅰ可變?yōu)榍€Ⅱ和曲線Ⅲ.當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅱ時,改變的條件是
 
.當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅲ時,改變的條件是
 

(4)甲醇燃料電池有著廣泛的用途,若采用鉑為電極材料,兩極上分別通入甲醇和氧氣,以氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液,則該堿性燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式是
 

(5)一定條件下甲醇與一氧化碳反應(yīng)可以合成醋酸.通常狀況下,將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba(OH)2溶液等體積混合,反應(yīng)平衡時,2c(Ba2+)=c(CH3COO-),用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)為
 
考點:化學(xué)平衡的計算,化學(xué)電源新型電池,物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線
專題:化學(xué)平衡專題
分析:(1)依據(jù)反應(yīng)②平衡常數(shù)隨溫度變化分析判斷平衡移動方向;
(2)某溫度下反應(yīng)①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(qiáng)(P)的關(guān)系分析,溫度不變平衡常數(shù)不變;書寫反應(yīng)①②③的平衡常數(shù)表達(dá)式,結(jié)合特征就是得到反應(yīng)③的平衡常數(shù),分析反應(yīng)特征可知平衡常數(shù)K3=K1×K2;
(3)圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間,最后達(dá)到相同平衡狀態(tài),體積是可變得是恒壓容器,說明改變的是加入了催化劑;當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅲ時一氧化碳物質(zhì)的量增大,反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng),可變?nèi)萜髦袣怏w體積和濃度成反比,氣體物質(zhì)的量不變;
(4)甲醇燃料電池中燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),堿溶液中甲醇失電子生成碳酸根離子;
(5)溶液等體積混合溶質(zhì)濃度減少一半,醋酸電離平衡常數(shù)與濃度無關(guān),結(jié)合概念計算;
解答: 解:(1)反應(yīng)②平衡常數(shù)隨溫度變化,溫度升高平衡常數(shù)增大,平衡正向進(jìn)行,說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng);
故答案為:吸熱;   
(2)某溫度下反應(yīng)①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(qiáng)(P)的關(guān)系分析,平衡狀態(tài)由A變到B時溫度不變,平衡常數(shù)不變,K(A)=K(B);依據(jù)反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(g)+H2O(g),所以平衡常數(shù)K3=K1×K2;故答案為:=,K1?K2;
(3)圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間,最后達(dá)到相同平衡狀態(tài),體積是可變得是恒壓容器,說明改變的是加入了催化劑;當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅲ時一氧化碳物質(zhì)的量增大,反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng),可變?nèi)萜髦袣怏w體積和濃度成反比,氣體物質(zhì)的量不變,曲線Ⅰ,體積為3L,一氧化碳濃度為3mol/L,改變條件不好為曲線Ⅱ,一氧化碳濃度為4.5mol/L,則體積壓縮體積為:3:V=4.5:3,V=2L,所以將容器的體積快速壓縮至2L符合;
故答案為:加入催化劑;將容器的體積快速壓縮至2L;
(4)甲醇燃料電池中燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),堿溶液中甲醇失電子生成碳酸根離子,負(fù)極電極反應(yīng)為:CH3OH-6 e-+8 OH-=CO32-+6 H2O;
故答案為:CH3OH-6 e-+8 OH-=CO32-+6 H2O;
(5)通常狀況下,將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba(OH)2溶液等體積混合,溶液中溶質(zhì)為醋酸鋇和氫氧化鋇,反應(yīng)平衡時,2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L,溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,溶液呈中性,醋酸電離平衡常數(shù)依據(jù)電離方程式寫出K=
c(CH3COO-)c(H+)
c(CH3COOH)
=
b×10-7
a
2
-b
=
2b
a-2b
×10-7L/mol;
用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)為
2b
a-2b
×10-7L/mol;
故答案為:
2b
a-2b
×10-7L/mol;
點評:本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡影響因素分析,原電池原理的分析應(yīng)用,主要是弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)的計算,題目難度中等.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列實驗操作中正確的是(  )
A、蒸發(fā)操作時,應(yīng)使混合物中的水分完全蒸干后,才能停止加熱
B、某固體在加入稀鹽酸產(chǎn)生了無色無味且能使澄清石灰水變渾的氣體,證明該固體一定含有CO32-
C、取用Na2CO3溶液時,發(fā)現(xiàn)取量過多,為了不浪費,又把過量的試劑倒入試劑瓶中
D、用濃硫酸配制一定物質(zhì)的量濃度的稀硫酸時,將濃硫酸溶于水后,應(yīng)冷卻至室溫才能轉(zhuǎn)移到容量瓶中

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

工業(yè)制備氯化銅時,將濃鹽酸用蒸氣加熱至80℃左右,慢慢加入粗CuO粉末(含雜質(zhì)Fe2O3、FeO),充分?jǐn)嚢瑁怪芙�,得一�?qiáng)酸性的混合溶液,現(xiàn)欲從該混合溶液中制備純凈的CuCl2溶液,采用以下步驟[參考數(shù)據(jù):pH≥9.6時,F(xiàn)e2+完全水解成Fe(OH)2;pH≥6.4時,Cu2+完全水解成Cu(OH)2;pH≥3.7時,F(xiàn)e3+完全水解成Fe(OH)3].請回答以下問題:
(1)第一步除去Fe2+,能否直接調(diào)整溶液pH=9.6,將Fe2+沉淀除去?
 
,(填“能”或“不能”)理由是
 
,
(2)有人用強(qiáng)氧化劑NaClO先將Fe2+氧化為Fe3+,再調(diào)整溶液的PH將Fe3+沉淀除去:
①加入NaClO后,溶液的pH變化是
 
(填代號).
A.一定增大   B.一定減小     C.可能增大  D.可能減小
②你認(rèn)為用NaClO作氧化劑是否妥當(dāng)?
 
,(填“是”或“否”)現(xiàn)有下列幾種常用的氧化劑,可用于除去混合溶液中Fe2+的有
 
(有幾個選幾個,填代號).
A.濃HNO3      B.Cl2 C.KMnO4     D. H2O2
(3)加入適當(dāng)物質(zhì)調(diào)整溶液pH,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,可以達(dá)到除去Fe3+而不損失CuCl2的目的,則調(diào)整溶液pH可選用下列物質(zhì)中的
 

A.NaOH          B.NH3?H2O      C.CuO       D.Cu(OH)2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

CuSO4溶液是中學(xué)化學(xué)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的一種試劑.
(1)某同學(xué)配制CuSO4溶液時,向盛有一定量硫酸銅晶體的燒杯中加入適量的蒸餾水,并不斷攪拌,結(jié)果得到懸濁液.他認(rèn)為是固體沒有完全溶解,于是對懸濁液加熱,結(jié)果發(fā)現(xiàn)渾濁更明顯了,隨后,他向燒杯中加入了一定量的
 
溶液,得到了澄清的CuSO4溶液.
(2)該同學(xué)利用制得的CuSO4溶液,進(jìn)行以下實驗探究.

①圖一是根據(jù)反應(yīng)Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4 設(shè)計成的鋅銅原電池.Cu極的電極反應(yīng)式是
 
,鹽橋中是含有瓊膠的KCl飽和溶液,電池工作時K+
 
移動(填“甲”或“乙”).
②圖二中,Ⅰ是甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)的結(jié)構(gòu)示意圖,該同學(xué)想在Ⅱ中實現(xiàn)鐵上鍍銅,則b處通入的是
 
(填“CH4”或“O2”),a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是
 
;當(dāng)鐵電極的質(zhì)量增重6.4g,消耗的CH4在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為
 
L.
(3)CO2在自然界循環(huán)時可與CaCO3反應(yīng),CaCO3是一種難溶物質(zhì),其Ksp=2.8×10-9.CaCl2溶液與k2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與k2CO3溶液混合,若K2CO3溶液的濃度為2×10-4mol/L,則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱.研究化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化在能源緊缺的今天具有重要的理論意義.已知下列熱化學(xué)方程式
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-570kJ/mol;
②H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)△H=-242kJ/mol;
③C(s)+
1
2
O2(g)=CO(g)△H=-110.5kJ/moL;
④C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/moL;
⑤CO2(g)+2H2O(g)=CH4(g)+2O2(g)△H=+890kJ/moL
回答下列問題
(1)上述反應(yīng)中屬于吸熱反應(yīng)的是
 

(2)H2的燃燒熱為
 

(3)蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義.有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然難直接測定,但可通過間接的方法求得.已知C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g)△H=akJ/moL;則a=
 
;該反應(yīng)的熵△S
 
0(選填“>”、“=”、“<”);已知自由能△G=△H-T△S,當(dāng)△G<0時可自發(fā)進(jìn)行.則該反應(yīng)在什么條件下可自發(fā)進(jìn)行
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

某化合物M(式量為80)俗稱黑肥寶,它由原子序數(shù)不大于20的X、Y、Z三種元素  組成,X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大,其關(guān)系為Z=X+2Y.X、Y是同周期相鄰的兩種元素.M微溶于水,在常溫下與水作用發(fā)生緩慢水解,最終產(chǎn)物為一種白色沉淀A與氣體B,該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán),A在高溫條件下可分解產(chǎn)生一種有溫室效應(yīng)的氣體.(注:以下回答若涉及到具體物質(zhì)均用相應(yīng)的化學(xué)式或元素符號表示)
(1)化合物M的化學(xué)式為
 
;Z的原子結(jié)構(gòu)示意圖為
 

(2)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式.
A在高溫下分解:
 
;
M與水反應(yīng)生成A和B:
 

(3)Z的氫化物可作為一種儲氫材料,寫出其與水反應(yīng)的化學(xué)方程式
 

(4)儲氫材料的研究很廣泛.下列物質(zhì)中,可作為儲氫材料的是
 
.(填編號)
A.Ca(OH)2    B.MgH2    C.O2    D.LaNi5
(5)物質(zhì)B有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系:B
O2
C
O2
D
HO2
E(強(qiáng)酸),將C和D的混氣體通入NaOH溶液中恰好完全反應(yīng)得到一種鹽,請設(shè)計一個實驗方案檢驗其中的陰離子
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法不正確的是( �。�
A、1L pH=1的硫酸溶液中,含有0.1NA個H+
B、78g苯含有C=C雙鍵的數(shù)目為3NAA
C、5.6g鐵和6.4g銅分別與0.1mol氯氣完全反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等
D、84g NaHCO3與MgCO3的混合物中所含氧原子數(shù)目一定為3NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列裝置能組成原電池的是( �。�
A、
B、
C、
D、

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

室溫下,取0.3mol?L-1的HY溶液與0.3mol?L-1的NaOH溶液等體積混合(忽略混合后溶液體積的變化),測得混合溶液的pH=9,則下列說法正確的是( �。�
A、混合溶液中c(OH-)-c(HY)=c(H+)=1×10-9mol?L-1
B、混合溶液中由水電離出的c(OH-)=1×10-9mol?L-1
C、混合溶液中離子濃度由大到小的順序為c(Y-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+
D、混合溶液中c(Na+)=c(Y-)+c(HY)=0.3mol?L-1

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同步練習(xí)冊答案