1、选择题 根据热化学方程式(在101kPa时):S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-297.23kJ/mol分析下列说法中正确的是( )
A.1mol?S燃烧放出的热量为297.23kJ
B.S(g)+O2(g)=SO2(g)?放出的热量大于297.23kJ
C.S(s)+O2(g)=SO2(s)?放出的热量小于297.23kJ
D.形成1mol?SO2的化学键释放的能量小于断裂1mol?S(s)?和1mol?O2(g)?的化学键所吸收的能量
参考答案:B
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 乙醇是重要的化工原料和液体燃料,可以利用下列反应制取乙醇:
2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(g)
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=______.
(2)请说明以CO2为原料合成乙醇的优点是______(只要求写出一条).
(3)在一定压强下,测得该反应的实验数据如下表:
温度/℃CO2转化率/% n(H2)/n(CO2) | 500 | 600 | 700 | 800 1.5 45 33 20 12 2.0 60 43 28 15 3.0 83 62 37 22
|
①该反应是______反应(填“吸热”或“放热”).
②一定条件下,若提高氢碳比[n(H2)/n(CO2)],则CO2的转化率______;平衡常数K______.(填“增大”、“减小”、或“不变”)
(4)在下图的坐标系中作图说明压强变化对该反应化学平衡的影响,并对图中横坐标、纵坐标的含义作必要的标注.

(5)一种乙醇燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中乙醇与氧作用生成水和二氧化碳.该电池的负极反应式为:
______.
(6)25℃、101kPa下,H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是285.8kJ?mol-1、1411.0kJ?mol-1和1366.8kJ?mol-1,请写出由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的热化学方程式______.
参考答案:(1)2CO2(g)+6H2(g)=CH3CH2OH(g)+3H2O(g),依据反应化学方程式,结合化学平衡常数的概念列式写出平衡常数表达式为:c(CH3OH)c3(H2O)c2(CO2)c6(H2);
故答案为:c(CH3OH)c3(H2O)c2(CO2)c6(H2);
(2)以CO2为原料合成乙醇,减少二氧化碳造成的温室效应,废弃物利用,有利于环保;
故答案为:废弃物利用,有利于环保;
(3)①由图表分析判断,随温度升高,二氧化碳转化率减小,说明平衡逆向进行,逆向是吸热反应,正向是放热反应;
故答案为:放热;
②一定条件下,若提高氢碳比[n(H2)/n(CO2)],图表数据分析,同温度下,二氧化碳转化率增大,平衡常数随温度变化,不随浓度变化;
故答案为:增大 不变;
(4)化学平衡是放热反应,反应前后气体体积减小,增大压强,平衡正向进行,二氧化碳和氢气含量减小,乙醇含量增大;压强做横轴,物质含量做纵轴,画出图象

故答案为:

;
(5)酸性条件下,乙醇在负极发生氧化反应生成二氧化碳,则负极反应为C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2+12H+,
故答案为:C2H5OH+3H2O-12e-═2CO2+12H+;
(6)已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是-285.8kJ/mol、-1411.0kJ/mol和-1366.8kJ/mol,
则有:①H2(g)+12O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol;
②C2H4(g)+2O2(g)=2H2O(l)+2CO2(g)△H=-1411.0kJ/mol;
③C2H5OH(l)+2O2(g)=3H2O(l)+2CO2 (g)△H=-1366.8kJ/mol;
根据盖斯定律 ②-③
可得:C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l)△H=-44.2kJ/mol,
故答案为:C2H4(g)+H2O(l)═C2H5OH(l);△H=-44.2 kJ/mol-1;
本题解析:
本题难度:一般
3、填空题 (4分)工业上常用天然气作为制备甲醇
的原料。已知:
①


②


③


与
反应生成
的热化学方程式为 。
(2)向VL恒容密闭容器中充入
与
,在不同压强下合成甲醇。
的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示:

①压强
(填“<”、“>”或“=”)
②在
、
压强时,平衡常数为 (用含
的代数式表示)。
参考答案:(1)2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH (g) ΔH=-251.2KJ/mol(2)① < ; ②V2/a2;
本题解析:(1)①+②+③×2整理可得2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH (g) ΔH=-251.2KJ/mol。(2)① 作一条等温线,通过P1、P2,可见在相同的温度下,压强是P2时CO 的平衡转化率高,由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,根据压强对平衡移动的影响,增大压强,平衡正向移动,物质的转化率提高,所以压强P1< P2. ②在100℃、P1压强时,由于CO的转化率是50%,则平衡时CO的物质的量浓度是0.5a/Vmol/L; H2的物质的量浓度是a/Vmol/L; CH3OH的物质的量浓度是0.5a/Vmol/L;所以平衡常数为0.5a/V÷[0.5a/V×(a/V)2]= V2/a2。
考点:考查盖斯定律的应用、热化学方程式的书写、压强对化学平衡移动的影响、化学平衡常数的计算。
本题难度:困难
4、填空题 过度排放CO2会造成“温室效应”,科学家正在研究如何将CO2转化为可利用的
资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验,
在1 L固定体积的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH>0,经测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

(1)从反应开始到平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)= ;
(2)该反应的平衡常数表达式K= ;
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 (多选扣分);
a.容器中压强不变 b.v正(H2)=v逆(H2O)
c.混合气体中c(H2O)不变 d.c(CO2)=c(CH3OH)
(4)下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是 (填字母)。
a.升高温度 b.将CH3OH(g)及时液化抽出
c.选择高效催化剂 d.再充入H2O(g)
参考答案:(1)0.075mol/(L·min) (2) K= [CH3OH][H2O]/[CO2][H2]3
(3)ac(漏选得1分,错选、多选不得分) (4)ab(漏选得1分,错选、多选不得分)
本题解析:(1)根据图像可知,平衡时CO2的浓度是0.25mol/L,则消耗CO2的浓度是1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,所以到平衡时CO2的反应速率是0.75mol/L÷10min=0.075mol/(L·min)。
(2)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的化学方程式可知,该反应的平衡常数表达式是K=[CH3OH][H2O]/[CO2][H2]3。
(3)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,所以选项c正确。该反应是体积减小的,所以压强也是减小的,因此当压强不再发生变化时,可以说明反应已经达到平衡状态,a正确;b中反应速率的方向相反,但不满足速率之比是相应的化学计量数之比,不正确。平衡时浓度不再发生变化,但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系,因此选项d不正确,所以答案选ac。
(4)正方应是吸热反应,所以升高温度平衡向正反应方向移动,a正确;将CH3OH(g)及时液化抽出,相当于降低生成物浓度,平衡向正反应方向移动,b正确;催化剂不能改变平衡状态,c不正确;再充入H2O(g),增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动,d不正确,答案选ab。
考点:考查化学平衡常熟、反应速率的计算、平衡状态的判断以及外界条件对平衡状态的影响
点评:本题是一道化学平衡常数与化学平衡移动以及化学反应速率计算的一道综合题,注重了对高考常考查知识的点的训练,属于中等难度的试题,有助于培养学生的逻辑推理能力,提高学生分析问题、解决问题的能力。
本题难度:一般
5、填空题 (15分)(1)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(g) △H=" -1275.6" kJ·mol-1
② H2O(l) H2O(g) △H=" +" 44.0 kJ.mol-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式 。
(2)甲醇是一种重要的化工原料,又是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景。
方法一
| CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)
|
方法二
| CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)
|
工业上可用如下方法合成甲醇:
方法一 方法二
①方法一:该反应的△S 0(填“>”或“<”)。图中曲线a到曲线b的措施是
,恒温恒容时,下列说法能说明反应到达平衡状态的是 。
A.体系的平均摩尔质量不再改变 B. V(CO)= V(CH3OH)
C. H2的转化率达到了最大限度 D. △H不再改变
②方法二:将CO2和H2按物质的量之比1:3充入体积为2.0L的恒容密闭容器中反应,如图两条曲线分别表示压强为0.1 MPa和5.0 MPa下CO2转化率随温度的变化关系,其中a点的平衡常数表达式为: ;a,b两点化学反应速率别用Va、Vb表示,则Va Vb(填“大于”、“小于”或“等于”)。 已知原子利用率=期望产物的总质量与生成物的总质量之比,则方法一的原子利用率是方法二的原子利用率的 倍(保留两位小数).
(3)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是通电后将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。写出除去甲醇的离子方程式 。
参考答案:(1)CH3OH(l)十
O2(g) CO2(g)+2H2O(l) △H= -725.8kJ/mol
(2)①< 加入催化剂、AC; ②
大于 1.56
(3) 6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
本题解析:(1)甲醇的燃烧热是1mold的甲醇完全燃烧产生液态水和气态二氧化碳时所释放飞热量。根据题意可得燃烧热数值为1275.6 kJ/mol÷2+2×44.0 kJ.mol=725.8kJ/mol,所以燃烧热的化学方程式为CH3OH(l)十
O2(g) CO2(g)+2H2O(l) △H= -725.8kJ/mol;(2)①在方法一中由于消耗3mol的气体产生了1mol的气体,所以体系的混乱程度减小,因此该反应的△S<0;图中曲线a的活化能大,而曲线b的活化能小,所以曲线a到曲线b的措施是加入催化剂;A.因为反应前后气体的体积不等,若反应未达到平衡,则气体的物质的量就要发生变化,体系的平均摩尔质量也要改变,若体系的平均摩尔质量不变,则气体的物质的量不变,反应达到平衡。正确。B. 因为在方程式中CO与CH3OH的系数相同,所以任何时刻都存在V(CO)= V(CH3OH),因此该条件不能作为判断平衡的标志。错误。C. 若反应未达到平衡,则H2的转化率就没有达到了最大限度。现在H2的转化率达到了最大限度,说明反应达到了平衡状态。正确。D.对于一个确定的反应,其△H不会因为反应进行的程度的大小而发生改变。因此该条件不能作为判断化学反应平衡状态的标志。错误。故选项为AC。②反应CO2(g) +3H2(g)
CH3OH(g) +H2O(g)在a点时的平衡常数是
由于a,b两点对应的温度相同,CO2的转化率a>b,说明压强a>b,在其它条件不变时增大压强,物质的浓度增大,化学反应速率加快,所以Va>Vb表示;在方法一中由于反应物的原子全部转化为生成物,所以其原子利用率是100%;而方法二中原子利用率是32÷(32+18)×100%=64%.因此方法一的原子利用率是方法二的原子利用率的100% ÷64% =1.56。(3)根据题意可得Co3+除去甲醇的离子方程式是6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+。
考点:考查热化学方程式和离子方程式的书写、体系的混乱程度和化学平衡状态的判断、平衡常数的表达式的书写、原子利用率的计算的知识。
本题难度:困难