科學家對一碳化學進行了廣泛深入的研究並取得了一些重要成果。已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1...

問題詳情：

科學家對一碳化學進行了廣泛深入的研究並取得了一些重要成果。已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1＝－90.1kJ/mol；3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2＝－31.0kJ/mol，CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式為________。

（2）現向三個體積均為2L的恆容密閉容器I、II、Ⅲ中，均分別充入1molCO 和2mo1H2發生反應：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1＝-90.1kJ/mol。三個容器的反應温度分別為Tl、T2、T3且恆定不變。當反應均進行到5min時H2的體積分數如圖所示，其中只有一個容器中的反應已經達到平衡狀態。

①5min時三個容器中的反應達到化學平衡狀態的是容器_______（填序號）。

②0-5 min內容器I中用CH3OH表示的化學反應速率v(CH3OH)=_______。（保留兩位有效數字）

③當三個容器中的反應均達到平衡狀態時，平衡常數最小的是容器___________。（填序號）

（3）CO用於工業冶煉金屬，在不同温度下用CO 還原四種金屬氧化物，達到平衡後氣體中lg與温度（T）的關係如圖所示。下列説法正確的是_____（填字母）。

A．工業上可以通過增高反應裝置來延長礦石和CO接觸面積，減少尾氣中CO的含量

B．CO用於工業冶煉金屬鉻(Cr)時，還原效率不高

C．工業冶煉金屬銅(Cu) 時，600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大

D．CO還原PbO2的反應△H＞0

（4）一種*醇燃料電池，使用的電解質溶液是2mol·L－1的KOH溶液。

請寫出加入(通入)a物質一極的電極反應式_________；每消耗6.4g*醇轉移的電子數為____。

（5）一定條件下，用*醇與一氧化碳反應合成乙*可以消除一氧化碳污染。常温下，將a mol/L的醋*與b mol/LBa(OH)2溶液等體積混合後，若溶液呈中*，用含a和b的代數式表示該混合溶液中醋*的電離常數Ka為________________。

【回答】

【*】    (1). 3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g)    △H＝-301.3kJ/mol    (2). Ⅲ    (3). 0.067 mol/(L·min)    (4). Ⅲ    (5). BC    (6). CH3OH－6e－+8OH—=CO32-+6H2O    (7). 1.2NA(1.2×6.02×1023)    (8). 2×10-7b/(a-2b)

【解析】

【分析】

（1）①CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H1=-90.1kJ/mol；②3CH3OH（g）⇌CH3CH=CH2（g）+3H2O（g）△H2=-31.0kJ/mol；蓋斯定律計算①×3+②得到CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式；

（2）①温度越高反應速率越快，達到平衡狀態時需要時間越短，反應已經達到平衡狀態的是Ⅲ；

②利用三段式求出反應生成的*醇的物質的量濃度，再根據v=計算；

③當三個容器中的反應均達到平衡狀態時，該反應為放熱反應，温度越低，反應向正方向進行的程度越大；

（3）A.增高爐的高度，增大CO與鐵礦石的接觸，不能影響平衡移動，CO的利用率不變；B.由圖象可知用CO工業冶煉金屬鉻時，一直很高，説明CO轉化率很低，故不適合；C.由圖象可知温度越低越小，故CO轉化率越高；還原PbO2的反應，達到平衡後升高温度，升高；

（4）由反應可知，負極上*醇失去電子生成碳*鉀，根據電子與*醇的物質的量關係計算。

（5）溶液等體積混合溶質濃度減少一半，醋*電離平衡常數與濃度無關，結合概念計算。

【詳解】（1）①CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H1=-90.1kJ/mol；②3CH3OH（g）⇌CH3CH=CH2（g）+3H2O（g）△H2=-31.0kJ/mol；蓋斯定律計算①×3+②得到CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式：3CO（g）+6H2（g）⇌CH3CH=CH2（g）+3H2O（g）△H=-301.3kJ/mol；

（2）①三個容器的反應温度分別為Tl、T2、T3且恆定不變．當反應均進行到5min時H2的體積分數如圖1所示，温度越高反應速率越快，達到平衡時間越短，其中只有一個容器中的反應已經達到平衡狀態，最有可能是Ⅲ，是平衡後升温平衡逆向進行，*氣含量最大；

②設反應生成的*醇為xmol/L，

 CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）

開始（mol/L）：0.5   1    0

轉化（mol/L）：x      2x   x

平衡（mol/L）：0.5-x   1-2x    x

到5min時，*氣的體積分數為0.4，則=0.4，解得：x=mol/L，容器I中用CH3OH表示的化學反應速率v（CH3OH）=═0.067mol/（L•min）；

③當三個容器中的反應均達到平衡狀態時，該反應為放熱反應，升温平衡逆向進行，Ⅲ平衡常數最小；

（3）A.增高爐的高度，增大CO與鐵礦石的接觸，不能影響平衡移動，CO的利用率不變，故A錯誤；B.由圖象可知用CO工業冶煉金屬鉻時，一直很高，説明CO轉化率很低，故B正確；C.由圖象可知温度越低，越小，故CO轉化率越高，工業冶煉金屬銅（Cu） 時，600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大，故C正確；還原PbO2的反應，達到平衡後升高温度，升高，即升高温度，CO的含量增大，説明平衡逆向移動，此反應的△H＜0；故*為BC；

（4）電池反應為：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O．該電池負極是*醇失電子生成碳*鉀，圖中分析可知b電極為正極，電極反應為：O2+4e-+2H2O=4OH-，每消耗6.4g*醇即0.2mol，轉移電子的物質的量為1.2mol，即 1.2NA（1.2×6.02×1023）；（5）通常狀況下，將a mol/L的醋*與b mol/L Ba（OH）2溶液等體積混合，溶液中溶質為醋*鋇和*氧化鋇，反應平衡時，2c（Ba2+）=c（CH3COO-）=bmol/L，溶液中c（H+）=c（OH-）=10-7mol/L，溶液呈中*，醋*電離平衡常數依據電離方程式寫出K===。

【點睛】應用蓋斯定律進行簡單計算的基本方法是參照新的熱化學方程式(目標熱化學方程式)，結合原熱化學方程式(一般2～3個)進行合理“變形”，如熱化學方程式顛倒、乘除以某一個數，然後將它們相加、減，得到目標熱化學方程式，求出目標熱化學方程式的ΔH與原熱化學方程式之間ΔH的換算關係。

知識點：化學反應速率 化學平衡

題型：綜合題