- 化学反应与能量
- 共8781题
下列说法或表示法错误的是( )
正确答案
解析
解:A、根据化学反应过程中的能量转化形式分析,除了热能外,也可以是光能、电能等,故A正确;
B、放热反应的△H<0,故B正确;
C、有的放热反应也需要加热才能进行,如木材的燃烧,故C错误;
D、热化学方程式中的化学计量数仅表示该物质的物质的量,可以是分数,故D 正确;
故选C.
下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、沉淀反应发生后,发生反应的离子的浓度会减小,溶液中某种离子的浓度不会变为0,符合Qc≥Ksp就会产生沉淀,故A错误;
B、氨气是碱性气体,容易结合氢离子得到铵根离子,氢离子在水溶液中以水合氢离子的形式存在,NH3结合H+能力比H2O强,故B正确;
C、pH<5.6的雨水才称为酸雨,不是pH小于7的雨水称为酸雨,故C错误;
D、pH试纸在使用时不能用蒸馏水润湿,否则会将溶液稀释,测的是稀释后的pH,故D错误.
故选B.
(2015秋•南宁校级期末)强酸和强碱在稀溶液中的中和热可表示为:
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);△H=-57.3kJ•mol-1,又知在溶液中反应有:
CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l);△H=-Q1kJ•mol-1,
H2SO4(浓)+NaOH(aq)=
Na2SO4(aq)+H2O(l);△H=-Q2 kJ•mol-1
HNO3(aq)+KOH(aq)═KNO3(aq)+H2O(l);△H=-Q3 kJ•mol-1,
则Q1、Q2、Q3的关系正确的是( )
正确答案
解析
解:强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)十OH-(aq)=H2O△H=一57.3kJ/mol,
CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l)△H=-Q1kJ•mol-1,
H2SO4(浓)+NaOH(aq)=
Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=-Q2 kJ•mol-1
HNO3(aq)+KOH(aq)═KNO3(aq)+H2O(l)△H=-Q3kJ•mol-1,
醋酸的电离吸热,浓硫酸溶于水放热,则放出的热量为Q2>Q3>Q1,
故选:C.
下列图示与对应的叙述相符的是( )
正确答案
解析
解:A、催化剂是通过降低反应的活化能来加快化学反应速率的,加入催化剂后活化能会降低,但是图中信息得出:反应物的能量高于生成物的能量,反应是放热反应,故A错误;
B、强碱强氧化钠滴定醋酸溶液时,开始20.00mL0.1000mol•L-1CH3COOH溶液pH大于1,故B错误;
C、硝酸钾的溶解度随着温度的升高而增大,溶解度曲线下方的点是不饱和溶液的点,故C正确;
D、可逆反应达到平衡状态时,反应物的转化率最高,由图知反应物转化率最大在t时刻以后,故D错误.
故选C.
氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用,
(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1mol NH3(g)过程中能量变化示意图,请写出N2和H2反应的热化学方程式:______;
(2)若已知下列数据:
试根据表中及图中数据计算N-H的键能______kJ•mol-1
(3)合成氨反应通常用铁触媒作催化剂.使用铁触媒后E1和E2的变化是:E1______,E2______(填“增大”、“减小、”“不变”).
(4)用NH3催化还原NOX还可以消除氮氧化物的污染.例如
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g);△H1=akJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g);△H2=bkJ/mol
若1mol NH3还原NO至N2,则该反应过程中的反应热△H3=______kJ/mol(用含a、b的式子表示)
正确答案
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92kJ/mol
390
减小
减小
解析
解:(1)反应物总能量大于生成物总能量,应为放热反应,生成1mol氨气放出46kJ热量,则反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92kJ/mol,
故答案为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92kJ/mol;
(2)反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能,设N-H的键能为x,
则943+3×435-6x=-92,x=390,故答案为:390;
(3)加入催化剂,反应物和生成物的活化能都降低,故答案为:减小;减小;
(4)已知①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g);△H1=akJ/mol
②N2(g)+O2(g)=2NO(g);△H2=bkJ/mol
利用盖斯定律将可得NH3(g)+
NO(g)=
N2(g)+
H2O(g)△H3=
kJ/mol,
故答案为:.
甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH3OH(g)+H2O(g)═CO2(g)+3H2(g)△H1=+49.0kJ•mol-1
②CH3OH(g)+O2(g)═CO2(g)+2H2(g)△H2=-192.9kJ•mol-1
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、上述图示中反应物的能量大于生成物的能量,应为放热反应,故A错误;
B、图示中反应物的能量大于生成物的能量,应为放热反应,能量变化△H=E1-E2,故B错误;
C、一个化学反应的能量变化取决于反应物和生成物自身的性质,与其他因素无关,CH3OH转变成H2的过程和H2燃烧能放出大量的热无关,故C错误;
D、根据①②运用盖斯定律3×②-2×①,代入数据计算可得,25℃时 H2O为液态,故放出热量大于676.7 kJ,故D正确.
故选D.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、C(s)+CO2(g)=2CO(g)气体的量增大,△S>0,因为室温下不能自发进行,说明该反应的△H>0,故A错误;
B、反应能否自发进行取决于焓变和熵变的综合判据,在反应2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.76kJ/mol,可知该反应吸热,且熵值增大,根据△G=△H-T•△S判断,反应能自发进行,必须满足△H-T•△S<0才可,即熵增大效应大于能量效应,故B正确;
C、恒温时,向水中加入少量固体硫酸氢钠,硫酸氢钠完全电离出钠离子、氢离子和硫酸根离子,所以抑制水的电离,水电离的c(H+)减小,水的离子积常数只与温度有关,与溶液的酸碱性无关,温度不变,水的离子积常数不变,故C错误;
D、自发的进行的反应中△G(吉布斯自由能)=△H-T△S<0,该反应中气体的计量数减小,所以熵减小,即△S<0,故D错误.
故选B.
(2015秋•阜新期末)某可逆反应正向反应过程中能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:由图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,为放热反应;
A、从图中看出:反应物的能量高于生成物的能量,所以反应是放热的,故A错误;
B、正方向为放热反应,则降低温度平衡向放热方向移动,即正向移动,则A的转化率增大,故B错误;
C、升高温度平衡向吸热方向移动,即向逆方向移动,则K减小,增大压强平衡向体积减小的方向移动,即向正方向移动,故C错误;
D、加入催化剂,降低反应的活化能,则E1减小,E2减小,反应速率增大,由于反应物与生成物的总能量差不变,即△H不变,故D正确.
故选D.
对于化学反应能否自发进行,下列说法中不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、若△H<0,△S>0,△H-T△S<0,任何温度下都能自发进行,故A正确;
B、若△H>0,△S<0,△H-T△S>0,任何温度下都不能自发进行,故B正确;
C、若△H>0,△S>0,高温时可自发进行,故C错误;
D、若△H<0,△S<0,依据△H-T△S分析判断,低温时可自发进行,故D正确;
故选C.
甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:CO (g)+2H2(g)⇌CH3OH (g)△H1(反应1)该反应的原料CO和H2本身都可作为燃料提供动力,已知这两种物质燃烧的热化学方程式为:△H2=-283kJ•mol-1(反应2)
△H3=-242kJ•mol-1(反应3)
某些化学键的键能数据如下表:
请回答下列问题:
(1)反应1的焓变△H1=______.
(2)CH3OH (g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为:CH3OH(g)+O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H4 该反应的焓变△H4=______.与CO和H2相比,甲醇作为汽车动力燃料的优点是______.
(3)反应1的平衡常数表达式为______.为提高甲醇的产率,可以采取的措施有______(写出3点).既能提高产率,又能提高反应速率的措施是______.
(4)甲醇-空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池,该燃料电池的电池反应式为:CH3OH(l)+O2(g)═CO2(g)+2H2O(l).其工作原理如示意图:
①在图的横线上标出a、b、c、d四个出入口通入或排出的物质名称(或化学式)
②负极的电极反应式为______.
正确答案
-116kJ•mol-1
-651kJ•mol-1
单位体积供能多,密度大易于运输;单位产能耗氧量较少
降低温度、增加反应气体的压力、将反应生成的甲醇及时冷凝从反应体系中移去.
增加反应气体的压强
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
解析
解:(1)CO(g)+2H2(g)CH3OH (g),反应的焓变可以根据反应物的总键能和生成物的总键能计算得到,焓变=反应物总键能之和-生成物总键能之和,依据图表提供的化学键的键能计算得到,)△H1=C≡O+2H-H-(3C-H+C-O+H-O)=1072KJ/mol+2×436KJ/mol-(3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol)=-116 kJ•mol-1,故答案为:-116 kJ•mol-1;
(2)①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH (g),△H1=-116 kJ•mol-1 (反应Ⅰ)
②CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ•mol-1 (反应Ⅱ)
③H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H3=-242kJ•mol-1 (反应Ⅲ)
根据盖斯定律③×2+②-①得到:
CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H4=-651 kJ•mol-1,
故答案为:-651 kJ•mol-1 ;与CO和H2相比,甲醇作为汽车动力燃料的优点是:单位体积供能量多;密度大易于运输;单位产能耗氧量较少;
故答案为:单位体积供能量多;密度大易于运输;单位产能耗氧量较少;
(3)CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH (g),△H1=-116 kJ•mol-1 (反应Ⅰ)
平衡常数;提高甲醇的产率需要平衡正向进行,反应是放热反应,是气体体积减小的反应,所以,降低温度;增加反应气体的压强;将反应生成的甲醇及时冷凝从反应体系中移去;
故答案为:;降低温度、增加反应气体的压强、将反应生成的甲醇及时冷凝从反应体系中移去;增加反应气体的压强;
(4)①甲醇-空气燃料电池是甲醇和氧气反应的氧化还原反应,甲醇在反应中失去电子发生氧化反应在原电池中做负极,反应生成二氧化碳,氧气再正极上得到电子生成氢氧根离子,依据质子交换最终生成水;所以a放出CO2;b通入甲醇水溶液;c通入O2;d流出水;标注如图:
②电池反应为:2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l);
电池正极反应为:O2+4H++4e-=2H2O;
电池反应-正极反应×3得到负极电极反应为:CH3OH(l)+H2O(l)-6e-=CO2(g)+6H+;
故答案为:CH3OH(l)+H2O(l)-6e-=CO2(g)+6H+.
下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、CO燃烧属于放热反应,故A错误;
B、可燃物的燃烧也需要加热,但属于放热反应,故B错误;
C、CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol,CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ/mol,因此2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)的反应热为△H=+2×283.0kJ/mol,故C正确;
D、101kp下,1mol CH4燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热,故D错误;
故选C.
下列反应前后物质的总能量变化可用如图表示的是( )
正确答案
解析
解:A.生石灰加水生成氢氧化钙是化合反应,属于放热反应,故A不选;
B.碳和水反应,属于吸热反应,故B选;
C.钠与水反应,属于金属与水反应,反应放热,故不选C;
D.硝酸与氢氧化钠溶液的反应,属于中和反应是放热反应,故D不选.
故选:B.
(2016春•重庆校级月考)化学在解决雾霾污染中有着重要的作用,雾霾由多种污染物形成,其中包含颗粒物(包括PM2.5)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等.
(1)已知:NO(g)+O2(g)⇌NO2(g)△H=-56.5kJ•mol-1
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H=-196.6kJ•mol-1
则反应NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)△H=______kJ•mol-1.
一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的有______.
a.混合气体的平均相对分子质量
b.混合气体颜色保持不变
c.SO3和NO的体积比保持不变
d.每消耗1mol SO3的同时生成1mol NO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:3,则平衡常数K=______(用分数表示)
(2)CO综合利用.
①CO用于合成甲醇反应方程式为:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),若起始投入1molCO,2mol H2,CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示.得知该反应的△H______0,该反应的实际生产条件控制在______℃、1.3×104kPa左右最为适宜.反应达平衡后,下列操作既能加快反应速率,又能使平衡混合物中CH3OH物质的量分数增大的是______
a. 升温 b.恒容条件下充入H2
c.加入合适的正催化剂d.恒容条件下再充入1molCO,2mol H2
e.压缩体积 f.移走一部分CH3OH
②电解CO制备CH4,电解质为碳酸钠溶液,工作原理如图2所示,写出阴极区电极反应式______.
正确答案
解:(1)2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H=-196.6kJ•mol-1①
2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H=-113.0kJ•mol-1 ②
将方程式得:NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)△H=
=-41.8kJ/mol,
a.混合气体的平均相对分子质量等于质量和物质的量的比值,质量守恒,物质的量前后不变化,所以混合气体的平均相对分子质量不变化,此状态不一定平衡,故错误;
b.混合气体颜色保持不变,说明二氧化氮的浓度不变,说明到达平衡状态,故b正确;
c.SO3和NO是生成物,二者的体积比始终保持不变,故c错误;
d.每消耗1mol SO3的同时生成1mol NO2都表示逆反应速率,反应自始至终都按此比例进行,故d错误;
故选b;
NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)
起始物质的体积 a 2a 0 0
转化物质的体积 x x x x
平衡物质的体积 a-x 2a-x x x
平衡时NO2与SO2体积比为1:3,即(1a-x):(2a-x)=1:3,故x=0.5a,故平衡常数K==
,
故答案为:-41.8;b;;
(2)①图象分析可知压强一定,温度升高CO转化率减小,说明升温平衡逆向进行,逆向是吸热反应,正向为放热反应,△H<0,图象分析可知,温度在250°一氧化碳转化率高,反应速率大,既能加快反应速率,又能使平衡混合物中CH3OH物质的量分数增大,依据影响化学反应速率的因素分析,反应正向进行,
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g),反应是气体体积减小的放热反应,
a. 反应是放热反应,升温反应速率增大,但平衡逆向进行,故a错误;
b.恒容条件下充入H2 ,增大反应物浓度平衡正向进行,反应速率增大,CH3OH物质的量分数减小,故b错误;
c.催化剂改变反应速率不改变化学平衡,反应速率增大,但平衡不变,故c错误;
d.恒容条件下再充入1molCO,2mol H2 ,相当于增大压强平衡正向进行,CH3OH物质的量分数增大,故d正确;
e.压缩体积压强增大反应速率增大平衡正向进行,CH3OH物质的量分数增大,故e正确;
f.移走一部分CH3OH平衡正向进行,浓度减小反应速率减小,故f错误,
故de正确,
故答案为:<;250;de;
②由此电解原理可知,阳极失去电子生成二氧化碳气体,加入碳酸钠,碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠,阴极CO得到电子生成甲烷气体,据此离子反应方程式为:4CO+3CO32-+5H2O=6HCO3-+CH4↑,阴极区电极反应式为CO+6e-+5H2O=6OH-+CH4,
故答案为:CO+6e-+5H2O=6OH-+CH4.
解析
解:(1)2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H=-196.6kJ•mol-1①
2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H=-113.0kJ•mol-1 ②
将方程式得:NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)△H=
=-41.8kJ/mol,
a.混合气体的平均相对分子质量等于质量和物质的量的比值,质量守恒,物质的量前后不变化,所以混合气体的平均相对分子质量不变化,此状态不一定平衡,故错误;
b.混合气体颜色保持不变,说明二氧化氮的浓度不变,说明到达平衡状态,故b正确;
c.SO3和NO是生成物,二者的体积比始终保持不变,故c错误;
d.每消耗1mol SO3的同时生成1mol NO2都表示逆反应速率,反应自始至终都按此比例进行,故d错误;
故选b;
NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)
起始物质的体积 a 2a 0 0
转化物质的体积 x x x x
平衡物质的体积 a-x 2a-x x x
平衡时NO2与SO2体积比为1:3,即(1a-x):(2a-x)=1:3,故x=0.5a,故平衡常数K==
,
故答案为:-41.8;b;;
(2)①图象分析可知压强一定,温度升高CO转化率减小,说明升温平衡逆向进行,逆向是吸热反应,正向为放热反应,△H<0,图象分析可知,温度在250°一氧化碳转化率高,反应速率大,既能加快反应速率,又能使平衡混合物中CH3OH物质的量分数增大,依据影响化学反应速率的因素分析,反应正向进行,
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g),反应是气体体积减小的放热反应,
a. 反应是放热反应,升温反应速率增大,但平衡逆向进行,故a错误;
b.恒容条件下充入H2 ,增大反应物浓度平衡正向进行,反应速率增大,CH3OH物质的量分数减小,故b错误;
c.催化剂改变反应速率不改变化学平衡,反应速率增大,但平衡不变,故c错误;
d.恒容条件下再充入1molCO,2mol H2 ,相当于增大压强平衡正向进行,CH3OH物质的量分数增大,故d正确;
e.压缩体积压强增大反应速率增大平衡正向进行,CH3OH物质的量分数增大,故e正确;
f.移走一部分CH3OH平衡正向进行,浓度减小反应速率减小,故f错误,
故de正确,
故答案为:<;250;de;
②由此电解原理可知,阳极失去电子生成二氧化碳气体,加入碳酸钠,碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠,阴极CO得到电子生成甲烷气体,据此离子反应方程式为:4CO+3CO32-+5H2O=6HCO3-+CH4↑,阴极区电极反应式为CO+6e-+5H2O=6OH-+CH4,
故答案为:CO+6e-+5H2O=6OH-+CH4.
,工业上制二甲醚是在一定温度(230~280℃)、压强(2.0~10.0MPa)和催化剂作用进行的,反应器中发生了下列反应:
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g);△H1=-90.7kJ•mol-1①
2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g);△H2=-23.5kJ•mol-1②
CO(g)+H2O⇌(g)CO2(g)+H2(g);△H3=-41.2kJ•mol-1③
(1)反应器中的总反应可表示为3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的△H=______.在密闭容器中,开始投人3molCO和3molH2并在一定条件下达到平衡.该反应放出的热量为______,简述理由:______.
(2)二氧化碳使大气中含量最高的一种温室气体,控制和治理二氧化碳是解决温室效应的有效途径.目前,由二氧化碳合成二甲醚已取得了较大的进展,化学反应与能量关系如图所示.写出该反应的热化学方程式:______.
正确答案
解:(1)①已知:①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H=-90.7kJ/mol,②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ/mol,③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol,由盖斯定律可知,①×2+②+③得3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-246.1kJ/mol,在密闭容器中,开始投人3molCO和3molH2并在一定条件下达到平衡,该反应放出的热量小于246.1kJ,因为反应是可逆的,不能进行完全,
故答案为:-246.1kJ/mol;小于246.1kJ;因为反应是可逆的,不能进行完全;
(2)根据图示信息得到由二氧化碳合成二甲醚的反应是吸热的,该反应的热化学方程式为;CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=(b-a)kJ/mol;故答案为:CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=(b-a)kJ/mol.
解析
解:(1)①已知:①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H=-90.7kJ/mol,②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ/mol,③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol,由盖斯定律可知,①×2+②+③得3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-246.1kJ/mol,在密闭容器中,开始投人3molCO和3molH2并在一定条件下达到平衡,该反应放出的热量小于246.1kJ,因为反应是可逆的,不能进行完全,
故答案为:-246.1kJ/mol;小于246.1kJ;因为反应是可逆的,不能进行完全;
(2)根据图示信息得到由二氧化碳合成二甲醚的反应是吸热的,该反应的热化学方程式为;CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=(b-a)kJ/mol;故答案为:CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=(b-a)kJ/mol.
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)△H2
①下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K).
由表中数据判断△H1______0 (填“>”、“=”或“<”).
②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,则CO的转化率为______,此时的温度为______(从上表中选择).
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H1=-1451.6kJ/mol
②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566.0kJ/mol
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:______
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置:
①该电池的能量转化形式为______.
②该电池正极的电极反应为______.
③工作一段时间后,测得溶液的pH减小,则该电池总反应的化学方程式为______.
正确答案
解:(1)①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;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=×100%=80%,依据化学平衡三段式列式计算得到平衡浓度:
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==2.041对照图表数据判断温度为250°C;
故答案为:80%;250°C;
(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)①甲醇燃料电池是原电池反应能量是化学能转化为电能;
故答案为:化学能转化为电能;
②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+,正极电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-;
故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-;
③工作一段时间后,测得溶液的pH减小,则该电池总反应的化学方程式为:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O;
故答案为:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O;
解析
解:(1)①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;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=×100%=80%,依据化学平衡三段式列式计算得到平衡浓度:
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==2.041对照图表数据判断温度为250°C;
故答案为:80%;250°C;
(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)①甲醇燃料电池是原电池反应能量是化学能转化为电能;
故答案为:化学能转化为电能;
②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+,正极电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-;
故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-;
③工作一段时间后,测得溶液的pH减小,则该电池总反应的化学方程式为:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O;
故答案为:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O;
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