1、强攻专练(二)1(2015课标全国卷)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H1CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H2CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)H3回答下列问题：(1)已知反应中相关的化学键键能数据如下：化学键HHCOCOHOCHE/(kJmol1)4363431 076465413由此计算H1_kJmol1；已知H258 kJmol1，则H3_kJmol1。(2)反应的化学平衡常数K表达式为_；图1中能正确反映平衡常数K随温度变
2、化关系的曲线为_(填曲线标记字母)，其判断理由是_。(3)合成气组成n(H2)/n(COCO2)2.60时，体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图2所示。(CO)值随温度升高而_(填“增大”或“减小”)，其原因是_；图2中的压强由大到小为_，其判断理由是_。解析：本题考查焓变的计算、平衡常数的应用以及化学平衡移动，意在考查考生图象的分析能力以及运用平衡移动知识分析处理问题的能力。(1)反应中，生成1 mol CH3OH时需要形成3 mol CH键、1 mol CO键和1 mol OH键，则放出的热量为：(4133343465)kJ2 047 kJ，需要断开1 mol CO键和2 mo
3、l HH键，吸收的热量为：(1 0764362)kJ1 948 kJ，则该反应为放热反应，H1(1 9482 047)kJmol199 kJmol1；根据盖斯定律，H3H2H1(5899)kJmol141 kJmol1。(2)反应为放热反应，则升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，曲线a正确。答案：(1)9941(2)K(或Kp)a反应为放热反应，平衡常数数值应随温度升高变小(3)减小升高温度时，反应为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低p3p2p1相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，
4、加压有利于提升CO的转化率；而反应为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率升高2(2016浙江卷)催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H153.7 kJmol1CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)H2某实验室控制CO2和H2初始投料比为12.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：T(K)543543553553催化剂Cat.1Cat.2Ca
5、t.1Cat.2CO2转化率(%)123109153120甲醇选择性(%)423727391716【备注】 Cat.1：Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比已知：CO和H2的标准燃烧热分别为283.0 kJmol1和285.8 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H344.0 kJmol1请回答(不考虑温度对H的影响)：(1)反应的平衡常数表达式K_；反应的H2_kJmol1。(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有_。A使用催化剂Cat.1B使用催化剂Cat.2C降低反应温度D投料比不变，增加反应物的浓度E增大CO2
6、和H2的初始投料比(3)表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是_。(4)在图中分别画出反应在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程能量”示意图。(5)研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在_极，该电极反应式是_。解析：本题以减少CO2的排放为基本素材，考查考生对化学反应方向、反应热计算、反应速率判断、化学平衡移动等知识的掌握，意在考查考生对化学反应原理相关知识的理解，以及思维、分析判断能力。(1)反应CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)的平衡常数K的表达式为：K；反
7、应CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)的HH2标准燃烧热CO标准燃烧热H3285.8 kJmol1283.0 kJmol144 kJmol141.2 kJmol1。(2)使用催化剂对化学平衡移动没有影响；降低温度平衡正向移动，有利于提高CO2的转化率；增加反应物浓度平衡正向移动，也有利于提高CO2的转化率；增大CO2与H2的初始投料比，能提高H2的转化率，CO2的转化率降低。(3)表中数据表明反应未达到平衡状态，由于不同的催化剂对反应的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇的选择性有影响。(4)综合表中CO2转化率和甲醇选择性数据可知，Cat.2的催化效率比Cat.1的高，故Cat.2能
8、更好地降低反应的活化能。(5)CO2转化为CH3OH是还原反应，所以在阴极上发生，相应的电极反应式为CO26H6e=CH3OHH2O。答案：(1)41.2(2)CD(3)表中数据表明此时反应未达到平衡状态，不同的催化剂对反应的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇的选择性有影响(4)(5)阴CO26H6e=CH3OHH2O3K3Fe(C2O4)33H2O三草酸合铁()酸钾晶体是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，也是一些有机反应很好的催化剂。下图是在实验室中制备K3Fe(C2O4)33H2O的流程：回答下列问题：(1)步骤中加入稀硫酸的目的是_。步骤中发生的主要化学反应为一可逆过程，其离子方程式为_
9、。常温下，该反应的平衡常数K_已知常温下：Ka1(H2C2O4)5.6102、Ka2(H2C2O4)5.4105、Ksp(FeC2O4)2.1107。(2)下列试剂均可将FeC2O4氧化为K3Fe(C2O4)3，最适宜作为“试剂a”的是_(填序号)。a氯水b酸性KMnO4溶液cH2O2溶液 d稀硝酸(3)使用托盘天平称量制得的K3Fe(C2O4)33H2O的质量。天平平衡时，右盘内砝码的总质量为20 g，游码示数如图所示，则制得的晶体的质量为_g，该实验中K3Fe(C2O4)33H2O的产率为_。(已知：K3Fe(C2O4)33H2O的相对分子质量为491，FeSO47H2O的相对分子质量为2
10、78)(4)某研究小组将K3Fe(C2O4)3在一定条件下加热分解后，利用如图所示装置(可重复使用)确认所得含碳元素的气体产物为CO和CO2。按气流从左到右的方向，装置的连接顺序为_(填装置序号)；确认气体产物中含CO的现象为_。解析：本题考查离子反应，氧化还原反应，弱电解质的电离常数、难溶盐的溶度积常数、化学平衡常数、产率的有关计算，物质的性质、检验与除杂等。(1)平衡常数K14.4。(2)H2O2为绿色氧化剂，不引入新杂质。(3)27.8 g FeSO47H2O为0.1 mol，根据Fe元素守恒可知理论上可制得0.1 mol K3Fe(C2O4)33H2O，则产率为100%44.6%。(4)由所给装置及试剂可知检验原理为：首先用D装置检验CO2，然后用C装置除去CO2，再用D装置确认CO2已经除尽后，将气体通过B装置干燥，再通过A装置，最后将气体通入D装置检验是否生成了CO2。答案：(1)抑制Fe2水解Fe2H2C2O4FeC2O42H14.4(2)c(3)21.944.6%(4)DCDBADA中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊
