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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷30
碳一物质(CO、CO2、CH4、CH3OH等)在合成工业中有重要用途。回答下列问题：
(1)已知相关化学键的键能数据如下表：
化学键C≡OH-HH-CH-O
E/(kJ·mol-1)1072436414465
某反应的化学平衡常数表达式为K=，写出该反应的热化学方程式：_______；该反应在_______(填“高温”或“低温”)下更易自发进行。
(2)一定温度下，在2L容积不变的密闭容器中，充入1molCO2(g)和3molH2(g)发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)       ΔH=-49kJ·mol-1，反应5min时达到平衡，测得该过程中放出热量为19.6kJ。
①容器中混合气体平衡时的总压强与起始的总压强之比为_______；0~5min内，用CO2来表示反应的平均反应速率是_______。
②此温度下该反应的平衡常数K=_______(保留两位有效数字)。
(3)科研人员通过反复实验发现：用惰性电极进行电解时，CO2可以在酸性水溶液中生成乙醇，则生成乙醇的反应发生在_______(填“阴”或“阳”)极，写出该电极的反应式：_______。
21-22高三上·贵州黔西·期末
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知识点：盖斯定律与热化学方程式化学平衡常数的有关计算电解池电极反应式及化学方程式的书写与判断 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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研究煤的合理利用及CO2的综合应用有着重要的意义。请回答以下问题：
Ⅰ.煤的气化
已知煤的气化过程涉及的基本化学反应有：
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131 kJ/mol
②CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH=a kJ/mol
查阅资料反应②中相关化学键键能数据如下表：
化学键C≡OH－HH－CH－O
E/(kJ/mol)1072436414465

(1)则反应②中a=______。
(2)煤直接甲烷化反应C(s)＋2H2 (g)CH4(g)的ΔH为______kJ/mol，该反应在______(填“高温”或“低温”)下自发进行。
Ⅱ.合成低碳烯烃
在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和2.5 mol H2，发生反应： 2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g) ΔH=－128 kJ/mol，测得温度对催化剂催化效率和CO2平衡转化率的影响如右图所示：
   
(3)图中低温时，随着温度升高催化剂的催化效率提高，但CO2的平衡转化率却反而降低，其原因是______。
(4)250℃时，该反应的平衡常数K值为______。
Ⅲ.合成甲醇
在恒温2 L容积不变的密闭容器中，充入1 molCO2和3 molH2，发生反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ，测得不同时刻反应前后容器内压强变化(p后/p前)如下表：
时间/h123456
p后/p前0.900.850.820.810.800.80
(5)反应前1小时内的平均反应速率v(H2)为______mol/(L·h)，该温度下CO2的平衡转化率为______。
Ⅳ.电解逆转化制乙醇
(6)科研人员通过反复实验发现：CO2可以在酸性水溶液中电解生成乙醇，则生成乙醇的反应发生在______极(填“阴”或“阳”)，该电极的反应式为______。
I.中国积极推进低碳发展，力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。
(1)已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)中相关的化学键键能数据如表：
化学键H－HC－OC≡OH－OC－H
E(kJ·mol-1)4363431076465413
①若有1molCH3OH生成，反应需要____(填“吸收”或“放出”)____kJ能量。
②某温度下，某定容容器中充入1molCO和2molH2发生上述反应，对于该反应，下列说法正确的是____。
A.反应过程中n(CO)：n(H2)不变
B.若容器内气体密度不变，说明反应达到平衡
C.升高温度，正反应速率减小
D.n(CO)：n(H2)；n(CH3OH)=1：2：1说明反应已达平衡
(2)工业上还常用CO2和H2为原料合成甲醇(CH3OH)，过程中发生如下两个反应：
反应I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
反应II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
温度为T℃时，在一个刚性容器中模拟工业上合成CH3OH，往容器中通入1molCO2、3molH2进行反应，反应过程中容器内的压强随着时间变化如表所示。
时间/min01020304050
压强/MPa12010595908888
请计算反应开始至40min时，CH3OH的平均反应速率____MPa/min；平衡时n(CH3OH)是n(CO)的4倍，则H2的平衡分压是____MPa。(分压=总压×气体物质的量分数)
II.乙醇燃料电池可以作为笔记本电脑、汽车等的能量来源，其工作原理如图所示。请回答下列问题：

(3)请写出电极a上的电极反应式____。
(4)放电过程中1mol乙醇参与反应，理论上需要消耗标况下的O2的体积为____。
利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇；发生的主反应如下：
i. CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1
ii. CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H2
iii. CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题：   
（1）已知反应ii中的相关的化学键键能（“CO”表示CO的化学键）数据见表：

化学键

H-H

C-O

CO

H-O

C-H

E/（kJ·mol-1）

436

343

1076

465

413


由此计算△H2=________ kJ·mol-1; 已知△H1=-58kJ·mol-1，则△H3=________ kJ·mol-1
（2）反应i、ii、iii对应的平衡常数K1、K2、K3之间的关系式为_______________ 。
（3）一定条件下，在2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和2molH2发生反应i 。下图1是反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线。

①当温度为500K时，该反应10min达到平衡。0～10min时间内用CH3OH表示该反
应的化学反应速率为_____________________。
②若改充入1mol CO2和3mol H2，则图1中的曲线会_________（填“上移”或“下移”）。
（4）某温度下在容积为2L的密闭容器中充入1mol CO和2mol H2合成甲醇，发生反应ii，各组分物质的量随时间的变化情况如图2所示。

①5min至10min时速率变化的原因可能是_________；
②反应ii在10min时达平衡，此时平衡常数K=_________（保留两位有效数字）。
③若该反应在恒温恒压下进行，能说明该反应达到平衡状态的是________；
A．单位时间内消耗CO的浓度与生成CH3OH的浓度相等   
B．混合气体的密度不变
C．CO和H2的体积分数之比不变
D．混合气体的平均相对分子质量不变

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