阶段限时检测（一）(3)

(4)选用合适的合金为电极,以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料,可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池,此电池的负极应加入或通入的物质有 ;其正极的电极反应式是: 。 解析:(1)通过图像可以看出,该反应是一个放热反应,因而ΔH<0;又由化学方程式CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)得,反应后气体分

子的物质的量减小,故ΔS<0,所以C项正确;

(2)①因容器的体积为1 L,CO2的起始浓度为1.00 mol/L,平衡浓度为0.25 mol/L,反应时间为10 min,所以CO2的平均反应速率v(CO2)=0.075 mol·L-1·min-1; ②该反应的平衡常数表达式K=

;

③由于该反应的正反应是放热反应,所以升高温度,平衡会逆向移动,A项错误;将CH3OH(g)及时液化抽出,相当于减小生成物的浓度,使平衡正向移动,B项正确;催化剂只能影响反应速率,不能使平衡发生移动,C项错误;再充入1 mol CO2和3 mol H2相当于增大体系的压强,化学平衡向气体体积缩小的方向(即正向)移动,故D项正确。 (3)根据题意,16 g液态甲醇,即0.5 mol CH3OH(l)完全燃烧,当恢复到原状态时,放出362.9 kJ的热量,可以计算出1 mol CH3OH(l)完全燃烧应放出热量725.8 kJ,故该反应的热化学方程式:CH3OH(l)+O2(g)

CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.8 kJ·mol-1;

(4)作为电池的负极应是失去电子的物质,发生的是氧化反应;正极发生的是还原反应。原料为氢氧化钠、甲醇、水和氧气,显然氧气的氧

化性强,是得到电子的物质,甲醇是失去电子的物质,而氢氧化钠、水组成电解质溶液。所以在电池的负极应加入或通入的物质有甲醇、氢氧化钠和水。正极为氧气得电子,发生的电极反应式为O2+2H2O+4e-答案:(1)C

(2)①0.075 mol·L-1·min-1

4OH-。

②③BD

(3)CH3OH(l)+O2(g)

CO2(g)+2H2O(l)

ΔH=-725.8 kJ·mol-1

(4)甲醇、氢氧化钠、水 O2+2H2O+4e-4OH-

10.(2012年嘉兴教学测试)(14分)下图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:

Ⅰ.已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为:K=

,写

出它所对应反应的化学方程式: 。

Ⅱ.二甲醚(CH3OCH3)在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用。工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3。工业制备二甲醚在催化反应室中(压力2.0~10.0 MPa,温度230~280 ℃)进行下列反应: ①CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH1=-90.7 kJ·mol-1 ②2CH3OH(g)

CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH2=-23.5 kJ·mol-1 ③CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)

ΔH3=-41.2 kJ·mol-1

(1)写出催化反应室中三个反应的总反应的热化学方程式: 。 (2)在某温度下,2 L密闭容器中发生反应①,起始时CO、H2物质的量分别为2 mol和6 mol,3 min后达到平衡,测得CO的转化率为60%,则3 min内CO的平均反应速率为 。若同样条件下起始时CO物质的量为4 mol,达到平衡后CH3OH为2.4 mol,则起始时H2为 mol。

(3)下列有关反应③的说法正确的是 。

A.在体积可变的密闭容器中,在反应③达到平衡后,若加压,则平衡不移动、混合气体平均相对分子质量不变、混合气体密度不变 B.若830 ℃时反应③的K=1.0,则在催化反应室中反应③的K>1.0 C.某温度下,若向已达平衡的反应③中加入等物质的量的CO和H2O(g),则平衡右移、平衡常数变大

(4)为了寻找合适的反应温度,研究者进行了一系列实验,每次实验保持原料气组成、压强、反应时间等因素不变,实验结果如图,则CO转化率随温度变化的规律是 。 其原因是 。

解析:Ⅰ.生成物中有CO,根据原子守恒,反应物中有固体C, C(s)+H2O(g)

H2(g)+CO(g)。

Ⅱ.(1)①×2+②+③得到 3CO(g)+3H2(g)

CH3OCH3(g)+CO2(g)

ΔH=-246.1 kJ·mol-1。

(2) CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)

起始浓度(mol·L-1) 1 3 0

转化浓度(mol·L-1) 0.6 1.2 0.6

平衡浓度(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6 v(CO)==

=0.2 mol·L-1·min-1

设起始时H2浓度为x mol·L-1

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始浓度(mol·L-1) 2 x 0 转化浓度(mol·L-1) 1.2 2.4 1.2 平衡浓度(mol·L-1) 0.8 x-2.4 1.2

条件不变,平衡常数不变:x=4.2,

=,

则起始时加入的H2的物质的量为:4.2 mol·L-1×2 L=8.4 mol。 (3)反应③是一个反应前后气体体积不变的反应,加压、容器体积减小,平衡不移动,混合气体平均相对分子质量不变,混合气体密度增大,A错;催化反应室中温度230~280 ℃,低于830 ℃,利于反应正向进行,K增大,K>1.0,B正确;温度不变,平衡常数不变,C错。 答案:Ⅰ.C(s)+H2O(g)Ⅱ.(1)3CO(g)+3H2(g)ΔH=-246.1 kJ·mol-1 (2)0.2 mol·L-1·min-1 8.4 (3)B

(4)温度低于240 ℃时,CO的转化率随着温度的升高而增大;温度高于240 ℃时,CO的转化率随着温度的升高而减小

在相等的时间里在较低温时,各反应体系均未达到平衡,CO的转化率主要受反应速率影响,随着温度的升高反应速率增大,CO的转化率也

CO(g)+H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)

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