Question

【題目】I．甲醇是一種重要化工原料，又是一種可再生能源，具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景。

（1）利用合成氣（主要成分為CO、CO2和H2）在催化劑的作用下合成甲醇，發(fā)生的主反應(yīng)如下：①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2 =41 kJ·mol-1 回答下列問(wèn)題：

化學(xué)鍵	H-H	C-O	CO	H-O	C-H
E/（kJ·mol-1）	436	343	1076	465	413

①已知反應(yīng)①中的相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能（“CO”表示CO的化學(xué)鍵）數(shù)據(jù)見(jiàn)表：由此計(jì)算△H1=________ kJ·mol-1

②請(qǐng)寫(xiě)出CO2(g)和H2(g)反應(yīng)生成CH3OH(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式：____________________該反應(yīng)的平衡常數(shù)K3=_______________ 。 （反應(yīng)①和反應(yīng)②對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)為K1和K2）

（2）由甲醇、氧氣和NaOH溶液構(gòu)成的新型手機(jī)電池，可使手機(jī)連續(xù)使用一個(gè)月才充一次電。該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為________________。

Ⅱ．在2L密閉容器中，800℃時(shí)反應(yīng)2NO(g)+O2 (g)2NO2 (g)體系中，n(NO)隨時(shí)間的變化如表：

時(shí)間/s	0	1	2	3	4	5
n(NO)/mol	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

（3）如圖所示表示NO2變化曲線的是____，用O2表示從0～2 s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v=_____。

（4）能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______（填序號(hào)）。

a．v(NO2) =2V(O2) b．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

c．體系顏色不再改變 d．容器內(nèi)密度保持不變

Answer 1

【答案】 -99 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H =-58 kJ·mol-1 K1K2 CH3OH-6e-+8OH- = CO32- + 6H2O b 1.5×10-3mol·(L·s)－1 bc

【解析】I．（1）①反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和，△H1=1076+4362-4133-343-465= -99kJ·mol-1 。

②根據(jù)蓋斯定律，由①+②可得CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，所以△H =（-99kJ·mol-1）+（41kJ·mol-1）= -58 kJ·mol-1，所以，CO2(g)和H2(g)反應(yīng)生成CH3OH(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H =-58 kJ·mol-1，根據(jù)反應(yīng)①和反應(yīng)②的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式，可以求出該反應(yīng)的平衡常數(shù)K3= K1 K2。

（2）由甲醇、氧氣和NaOH溶液構(gòu)成的新型手機(jī)電池，在電池反應(yīng)中，甲醇是還原劑、氧氣是氧化劑，總反應(yīng)為2CH3OH+3O2-+4OH- =2CO32- + 6H2O，正極的電極反應(yīng)式為3O2+12e- + 6H2O=12OH-，所以，該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+8OH- = CO32- + 6H2O。

Ⅱ．（3）由2NO(g)+O2 (g)2NO2 (g)及表中數(shù)據(jù)可知，該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，NO2的變化量與NO的變化量相同，均為0.013mol，其濃度的變化量均為0.0065mol/L，所以表示NO2變化曲線的是b。由表中數(shù)據(jù)可知，0～2 s內(nèi)，NO的變化量為0.012mol，其濃度的變化量均為0.006mol/L，則O2濃度的變化量為NO的一半，為0.003mol/L，用O2表示從0～2 s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v=1. 5×10-3mol·(L·s)－1。

（4）a．v(NO2) =2V(O2)不能說(shuō)明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等；b．在恒溫恒容的條件下，由于該反應(yīng)的分子數(shù)發(fā)生變化，故容器內(nèi)的壓強(qiáng)會(huì)發(fā)生變化，所以，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變時(shí)，達(dá)到平衡；c．反應(yīng)混合物中只有二氧化氮是有色氣體，所以當(dāng)體系顏色不再改變時(shí)，表明各組分的濃度不持不變，達(dá)到平衡；d．氣體和質(zhì)量的和氣體的體積均不發(fā)生變化，所以容器內(nèi)密度一直不變，故不能根據(jù)密度判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)。綜上所述，能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是bc。