問題詳情:
以天然氣為原料合成*醇,有關熱化學方程式如下:
①2CH4(g)+O2(g)==2CO(g)+4H2(g) △H1=-70.8kJ•mol-1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2
③2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g) △H3=-251.0 kJ•mol-1
(1)反應②的△H2=________kJ•mol-1;
(2)在體積可變的密閉在器中投入1 mol CO和2 mol H2,在不同條件下發生反應:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。實驗測得平衡時CH3OH的物質的量隨温度、壓強變化如圖1所示。
①M 點時,H2 的轉化率為_________;壓強: p1_______(填“>”“<”或“=”)p2;
②反應速率:N 點v正(CO) _______(填“>”“<”或“=”)M 點v 逆(CO)
③若壓強為p1、在1L恆容密閉容器中進行上述反應(起始投料不變),在不同温度下上述反應的平衡常數的對數(IgK)如圖2所示。則温度為506K時,平衡常數K=____________, B、C、D、E四點中能正確表示該反應的1gK 與T的關係的點為________________。
④若在2L恆容密閉容器中充入x (x>0)mol H2、2 mol CO、和8 mol CH3OH(g),在 506 K下進行上述反應。為了使該反應逆向進行,x的範圍為________________。
(3)某*醇-空氣燃料電池以KOH溶液為電解質溶液。當KOH全部轉化成KHCO3時停止放電,寫出此時負極的電極反應式______________________________。
【回答】
【*】 (1). -90.1 (2). 50% (3). > (4). < (5). 1 (6). BE (7). 0<x<4 (8). CH3OH+7OH--6e-=HCO3-+5H2O
【解析】本題主要考查影響化學平衡的外界條件、平衡常數的計算等。
(1)③/2-①/2得反應②的△H2=(△H3-△H1)/2=-90.1kJ•mol-1。
(2)①M 點時,生成0.5mol CH3OH消耗1mol H2,H2 的轉化率為1/2=50%;加壓平衡右移,CH3OH的物質的量增大,p1時CH3OH的物質的量較大,所以壓強: p1>p2。
②M、N點温度相同,M點壓強較大,所以反應速率:N 點v正(CO) <M 點v 逆(CO)。
③温度為506K時,1gK =0,平衡常數K=0。該反應為放熱反應,K隨着温度升高而減小,所以B、C、D、E四點中能正確表示該反應的1gK 與T的關係的點為BE。
④起始濃度c(CO)=1mol/L,c(H2)=0.5xmol/L,c(CH3OH)=4mol/L,濃度商Q==16/x2,為了使該反應逆向進行,要求Q>K,即16/x2>1,x的範圍為0<x<4。
(3)KOH全部轉化成KHCO3,此時負極的電極反應式CH3OH+7OH--6e-=HCO3-+5H2O。
知識點:化學反應速率 化學平衡
題型:綜合題