甲醇是一种重要的可再生能源,工业上可用CO和H2合成.(1)已知:CO(g)+12O2(g)=CO2(g)△H=-283kJ?
(1)根据盖斯定律,需要知道反应可由以上三个已知反应相加得到,故答案为:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);
(2)①根据化学平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,表达式为:
c(CH3OH) |
c(CO)?c2(H2); |
c(CH3OH) |
c(CO)?c2(H2); |
②在500℃,反应2S达到平衡,密闭的容器容积为2L,生成CH3OH的物质的量为0.4mol,v(CH3OH)=0.4mol/(2S?2L)=0.1mol?L-1?s-1;根据速率之比等于系数比,则氢气的平均反应速率v(H2)=2v(CH3OH)=0.2mol?L-1?s-1.故答案为:0.2mol?L-1?s-1
③其他条件不变时,将处于Z点的体系体积压缩到原来的一半,容器的体积减小,则压强增大,正逆反应速率都增大,平衡向正向移动,甲醇的物质的量n(CH3OH)增多,氢气的物质的量n(H2)减小,但由于体积减小的程度大,故平衡时氢气的浓度反而增大(符合勒夏特列原理),重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)减小;
故选:b、c;
④根据平衡移动的原理,二氧化有利于抑制反应 Cu2O+CO
| ||
故答案为:Cu2O+CO
| ||
可再生能源(Renewable Energy)是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源。 其具有取之不尽,用之不竭的特点,主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、潮汐能、地热能和海洋能等。可再生能源对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。相对于可能穷尽的化石能源来说,可再生能源在自然界中可以循环再生。可再生能源属于能源开发利用过程中的一次能源。可再生能源不包含化石燃料和核能。
(1)化合反应的原子利用率最高,为100%,故答案为:Ⅰ; (2)甲醇燃烧的反应原理是:正极反应一定是氧气得电子的过程,在碱性环境下,得到氢氧根离子,即O 2 +2H 2 O+4e - =4OH - ,故答案为:O 2 +2H 2 O+4e - =4OH - ; ②所有燃料电池的总反应是燃料的燃烧反应,溶液的pH减小,说明电解质氢氧化钾被消耗,即2CH 3 OH+3O 2 +4OH - =2CO 3 2- +6H 2 O,故答案为:2CH 3 OH+3O 2 +4OH - =2CO 3 2- +6H 2 O; (3)①0~5min这段时间所消耗的甲烷的浓度为0.5mol/L,根据热化学方程式CH 4 (g)+H 2 O(g)
CO(g)+3H 2 (g),△H═+206kJ/mol的含义,所以消耗的甲烷的浓度为0.5mol/L时,吸收的热量为:
②进行到5min钟时,甲烷的浓度为0.5mol/L,所以水蒸气以及一氧化碳的浓度为0.5mol/L,氢气的为1.5mol/L,据K=
③当反应进行到8min时,甲烷的浓度减小,所以是增加了水蒸气的量,设加入的水蒸气的量为x,则: CH 4 (g)+H 2 O(g)
CO(g)+3H 2 (g) 初始浓度:1 1 0 0 变化浓度:0.75 0.75 0.75 2.25 8min钟末浓度:0.25 1+x-0.75 0.75 2.25 则Qc=
解得x=4.8125,所以8min时c(H 2 O)=4.8125+0.25=5.0625≈5.1(mol/L). 故答案为:5.1. |
故答案为:极性;
(2)①工业上一般可采用如下反应来合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H═-86.6KJ/mol,在T℃时,往一个体积固定为1L的密闭容器中加入Imol CO和2mol H2,反应达到平衡时,容器内的压强是开始时的
3 |
5 |
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol) 1 2 0
变化量(mol) x 2x x
平衡量(mol)1-x 2-2x x
1-x+2-2x+x=3×
3 |
5 |
x=0.6
一氧化碳转化率=60%;
故答案为:60%;
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H═-86.6KJ/mol,反应是气体体积减小的放热反应;
A.反应速率之比等于化学方程式系数之比,是正反应之比,v(H2)正═2v(CH3OH)逆,才能说明反应达到平衡状态,故A错误;
B.CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率,说明费用正向进行,不能说明反应达到平衡状态,故B错误;
C.反应前后气体物质的量改变,容器内的压强保持不变,气体物质的量不变,说明反应达到平衡状态,故C正确;
D.气体质量不变,体积固定,混合气体的密度保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故D错误;
E.混合气体都是无色气体,颜色保持不变不能说明反应达到平衡状态,故E错误;
F.气体质量不变,物质的量变化,混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化,说明反应达到平衡状态,故F正确;
故答案为:CF;
(3)①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H═-akJ?mol-1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H═-bkJ?mol-1
③H2O(g)═H2O(l)△H═-ckJ?mol-1
依据盖斯定律计算,
①+4③?② |
2 |
b?a?4c |
2 |
故答案为:
b?a?4c |
2 |
(4)①燃料电池,电池的一个电极通 入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是氢氧化钠溶液,根据原电池原理,正极电极反应是O2得到电子生成氢氧根离子-:O2+2H2O+4e-=4OH-,负极电极反应:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
故答案为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
②燃料电池,电池的一个电极通 入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是氢氧化钠溶液,根据原电池原理,正极电极反应是O2得到电子生成氢氧根离子-:O2+2H2O+4e-=4OH-,负极电极反应:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相词条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),200ml溶液中含有c(Cu2+)=0.5mol/L,c(H+)=2mol/L,c(Cl-)=2mol/L,c(SO42-)=0.5mol/L;
阳极氯气和阴极氢气相同,设阳极生成的氧气物质的量为x,阴极上也应生成氢气物质的量x
阳极电极反应为:2Cl --2e-=Cl2↑,4OH--4e-=2H2O+O2↑,
0.4mol 0.4mol 0.2mol 4x x
阴极电极反应为:Cu2++2e-=Cu,
0.1mol 0.2mol 0.1mol
2H++2e-=H2↑; 2H++2e-=H2↑;
0.4mol 0.4mol 0.2mol 2x x
依据电子守恒0.4+4x=0.2+0.4+2x
x=0.1mol
阳极上收集到氧气的物质的量0.1mol,质量为3.2g;
故答案为:3.2g;
在太阳能、天然气、石油、煤炭、风能中,属於可再生能源的有太阳能和风能。天然气、石油、煤炭都属於不可再生能源。
能源可以根据来源分为一次能源和二次能源。一次能源也就是所谓的自然能源。根据可否“再生”,还可以将一次能源分成两类。一类是“不可再生能源”,一类是“可再生能源”。
所谓可再生能源,就是被人类利用後在较短的时间内会再生并可以再次被使用的一次能源。可再生能源在利用上可能有所困难,但是其可再生并且无污染的特点代表了未来人类能源的发展方向。
可再生能源包括:太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等等。
所谓不可再生能源,就是在较短地质时间内无法再生的一次能源。不可再生能源容易利用,但有污染、储存量有限、不可再生。在过去的二百年裏,不可再生能源储存量已经大大减少,很多化石能源正面临着枯竭,随着人类社会的进步,化石燃料等传统不可再生能源的利用将逐渐减少并趋向於清洁化和高端化。
不可再生能源包括化石燃料(煤、原油、天然气、油页岩)、核能和人力畜力等。