解题思路:(1)运用盖斯定律解答,注意分析待求反应中的反应物和生成物在已知反应中的位置,通过加减求得;
(2)在300℃到500℃时,物质的量n(CH3OH)减小,平衡逆向移动;
(3)改变条件平衡正向移动,由此分析;
(4)依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度,结合平衡常数概念计算得到;
(5)①根据原电池原理,负极上甲醇失电子生成二氧化碳;
②根据电池中的能量转化率分析;
(6)根据c(Ca2+)•c (C2O42-)和Ksp(4.0×10-8)相对大小判断,如果c(Ca2+)•c (C2O42-)=<Ksp(4.0×10-8),则无沉淀生成.
(1)①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H3
据盖斯定律,①+[1/2]②-[1/2]③得:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H=△H1+[1/2]△H2-[1/2]△H3,
故答案为:△H1+[1/2]△H2-[1/2]△H3;
(2)在300℃到500℃时,物质的量n(CH3OH)减小,平衡逆向移动,逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,故答案为:<;
(3)A.缩小容器体积,增大压强,平衡正向移动,甲醇的产率增加,故正确;
B.降低温度,平衡正向移动,甲醇的产率增加,故正确;
C.升高温度,平衡逆向移动,甲醇的产率减少,故错误;
D.使用合适的催化剂,平衡不移动,故错误;
E.将甲醇从混合体系中分离出来,有利平衡正向移动,提高甲醇的产量,故正确;
故选:ABE;
(4)CH4和H2O在催化剂表面发生反应CH4+H2O⇌CO+3H2,T℃时,向1L密闭容器中投入1mol CH4和1mol H2O(g),5小时后测得反应体系达到平衡状态,此时CH4的转化率为50%,
CH4 +H2O⇌CO+3H2
起始物质的量浓度(mol•L-1) 1.01.000
转化物质的量浓度(mol•L-1) 0.50.50.51.5
平衡物质的量浓度(mol•L-10.50.50.51.5
K=
c3(H2)c(CO)
c(CH4)c(H2O)=
0.5mol/L×(1.5mol/L)3
0.5mol/L×0.5mol/L=6.75mol2/L2;
故答案为:6.75;
(5)①根据原电池原理,负极上甲醇失电子生成二氧化碳,电极反应为:CH3OH+3O2--6e-=CO2+2H2O,故答案为:CH3OH+3O2--6e-=CO2+2H2O;
②甲醇不完全被氧化,生成C或CO或者原电池中发生反应时化学能不去全部转化为电能,即电池能量转化率达不到100%,所以实际上消耗的甲醇的质量比理论上大,
故答案为:甲醇不完全被氧化,生成C或CO或电池能量转化率达不到100%;
(6)碳酸钙溶液中钙离子浓度=
2.5×10−9mol/L=5×10-5mol/L,二者混合后,钙离子浓度=2.5×10-5mol/L,草酸钾的浓度为4.0×10-4mol/L,混合后c(Ca2+)•c (C2O42-)=2.5×10-5 ×4.0×10-4=1×10-8<Ksp(4.0×10-8),故无沉淀,故答案为:否.
点评:
本题考点: 用盖斯定律进行有关反应热的计算;原电池和电解池的工作原理;化学平衡的影响因素;化学平衡的调控作用;难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质.
考点点评: 本题考查了盖斯定律、化学平衡的移动、化学平衡常数、电化学、难溶物的溶解平衡,明确溶度积常数的运用是解本题关键,难度中等.