【題目】甲醇是一種重要的可再生能源.
(1)利用二氧化碳合成甲醇來(lái)替代汽油。
已知:2CH3OH(l) +3O2(g)=4H2O(l)+2CO2(g) △H=—1453.0 kJ/mol,2H2(g) + O2(g)=2H2O(l) △H=—571.6 kJ/mol
計(jì)算CO2(g)+3H2(g) =CH3OH(l)+ H2O(l)的反應(yīng)熱△H=___________ kJ/mol。
(2)下圖是反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)中CO和CH3OH(g)的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間(t)的變化曲線.從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí),用H2表示的反應(yīng)速率v(H2)=______________.
(3)在一恒容的密閉容器中充入1mol CO和2mol H2,發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H并達(dá)到平衡,CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度(T)、壓強(qiáng)(P)的變化曲線如圖所示.
①能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_____(填選項(xiàng)字母).
A.H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍
B.H2的體積分?jǐn)?shù)不再改變
C.H2的轉(zhuǎn)化率和CO的轉(zhuǎn)化率相等
D.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變
②比較平衡常數(shù)KA、KB、KC的大。____________
(4)在容積均為V L的甲、乙、丙三個(gè)密閉容器中分別充入amol CO和2a mol H2,三個(gè)容器的反應(yīng)溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變,在其他條件相同的情況下,實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)均進(jìn)行到t min時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)如圖所示,此時(shí)三個(gè)容器中一定處在化學(xué)平衡狀態(tài)的是________(填“T1”或“T2” 或“T3”);
(5)電化學(xué)在我們的生產(chǎn)生活中占有越來(lái)越重要的地位。
①燃料電池是一種綠色環(huán)保、高效的化學(xué)電源。圖為甲醇燃料電池,則負(fù)極反應(yīng)式為_____________。
②用甲醇燃料電池電解300mL飽和食鹽水(惰性電極),則電解的離子方程式為____________________,電解一段時(shí)間后,當(dāng)溶液的pH值為13時(shí),消耗O2的質(zhì)量為_______g。(忽略溶液體積變化)
【答案】-130.9 0.15mol/(L·min) BD KA=KB>KC T3 CH3OH – 6e-+ 8OH- = CO32- + 6H2O 2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑ 0.24
【解析】
(1)根據(jù)蓋斯定律,由已知方程式構(gòu)建目標(biāo)方程式可得到CO2與H2反應(yīng)生成CH3OH的熱化學(xué)反應(yīng)方程式;
(2)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率是υ(H2)=2υ(CH3OH)計(jì)算;
(3)①平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同,各成分濃度保持不變分析判斷選項(xiàng);
②平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),A、B兩點(diǎn)溫度相同,平衡常數(shù)相同,由圖可知,溫度T1<T2,平衡時(shí)B點(diǎn)CO轉(zhuǎn)化率更高,則降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),K值增大;
(4)根據(jù)題中所給的圖像進(jìn)行分析;
(5)①分析元素化合價(jià)的變化可確定通入CH3OH的一極為負(fù)極,據(jù)此寫出電極方程式;
②分析兩個(gè)反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目,結(jié)合甲醇燃料電池與電解池電子得失守恒找出關(guān)系式解答。
(1)已知:2CH3OH(l) +3O2(g)=4H2O(l)+2CO2(g) △H=-1453.0kJ/mol,2H2(g) + O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律,由②×3/2-①×1/2得:CO2(g)+3H2(g) =CH3OH(l)+ H2O(l) △H=(-571.6 kJ/mol )×3/2-(-1453.0kJ/mol) ×1/2=-130.9kJ/mol,故答案為:-130.9。
(2)υ(CH3OH)=△c/△t=0.75mol/L÷10min =0.075mol/(L·min),故υ(H2)=2υ(CH3OH)=0.15mol/(L·min),故答案為:0.15mol/(L·min)。
(3)①A.H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍,都是指正反應(yīng)方向,不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等,不一定平衡,故A錯(cuò)誤;
B.H2的體積分?jǐn)?shù)不再改變是化學(xué)平衡的特征,達(dá)到了平衡,故B正確;
C.體系中H2的轉(zhuǎn)化率和CO的轉(zhuǎn)化率相等,不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等,不一定平衡,故C錯(cuò)誤;
D.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量等于質(zhì)量和物質(zhì)的量的比值,物質(zhì)的量變化,質(zhì)量不變,所以當(dāng)體系中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變,證明達(dá)到了平衡,故D正確。
故答案為:BD。
②平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),A、B兩點(diǎn)溫度相同,平衡常數(shù)相同,則KA=KB;由圖可知,B、C兩點(diǎn)壓強(qiáng)相同,平衡時(shí)B點(diǎn)CO轉(zhuǎn)化率更高,又溫度T1<T2,則降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),K值增大,則KB>KC,故答案為:KA=KB>KC。
(4)已知CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0,該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng),根據(jù)圖中T1、T2、T3的圖像,CO百分含量由小到大依次為:T3>T1>T2,T1中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>T2中的狀態(tài),CO的百分含量減小,說(shuō)明平衡正向移動(dòng),說(shuō)明T1為達(dá)到平衡狀態(tài),T2中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>T3中的狀態(tài),CO的百分含量增大,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng),說(shuō)明T2可能達(dá)到平衡狀態(tài),一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是T3,故答案為:T3。
(5)①圖示為甲醇燃料電池,電解質(zhì)為KOH溶液,CH3OH中碳元素的化合價(jià)由-2價(jià)升高到CO32-中的+4價(jià),失去電子,所以通入CH3OH的一極是負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)式為:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,故答案為:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O。
②電解飽和食鹽水是生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣,其離子方程式為:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑,電解一段時(shí)間后,溶液的pH值為13,則溶液中的c(H+)=10-13mol/L,則電解生成的NaOH的物質(zhì)的量濃度c(NaOH)=c(OH-)=Kw/c(H+)=10-14/10-13/span>=0.1mol/L,即生成NaOH的物質(zhì)的量為0.1mol/L×0.3L=0.03mol,根據(jù)甲醇燃料電池與電解池電子得失守恒有:CH3OH~3/2O2~6e-~6NaOH,則消耗氧氣的質(zhì)量m(O2)=1/4n(NaOH)×M(O2)=1/4×0.03mol×32g/mol=0.24g,故答案為:0.24。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】火箭推進(jìn)器中盛有強(qiáng)還原劑液態(tài)肼(N2H4)和強(qiáng)氧化劑液態(tài)雙氧水。當(dāng)它們混合反應(yīng)時(shí),即產(chǎn)生大量氮?dú)夂退魵猓⒎懦龃罅康臒。已?/span>0.4mol液態(tài)肼與足量的液態(tài)雙氧水反應(yīng),生成氮?dú)夂退魵猓懦?/span>256.652kJ的熱量。
(1)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為____________________
(2)又已知H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44kJ·mol-1。則16g液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水反應(yīng)生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量是________kJ
(3)此反應(yīng)用于火箭推進(jìn),除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外,還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是_____
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】美國(guó)普度大學(xué)研究開發(fā)出一種利用鋁鎵合金制備氫氣的新工藝(如圖所示)。下列有關(guān)該工藝的說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.鋁鎵合金可以循環(huán)使用
B.該過(guò)程中,能量的轉(zhuǎn)化形式只有兩種
C.鋁鎵合金與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Al+3H2O Al2O3+3H2↑
D.總反應(yīng)式為2H2O2H2↑+O2↑
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列實(shí)驗(yàn)操作不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/span>
選項(xiàng) | 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span> | 實(shí)驗(yàn)操作 |
A | 比較金屬鎂和鋁的活潑性 | 分別向兩只盛有等體積等濃度的稀硫酸燒杯中加入打磨過(guò)的同樣大小的鎂片和鋁片,比較反應(yīng)現(xiàn)象 |
B | 除去Mg粉中混有的Al 粉 | 加入足量的NaOH 溶液,過(guò)濾、洗滌、干燥 |
C | 探究維生素C的還原性 | 向盛有2 mL黃色氯化鐵溶液的試管中滴加濃的維生素C溶液,觀察顏色變化 |
D | 配制0.4000mol·L1的NaOH溶液 | 稱取4.0g固體NaOH于燒杯中,直接向燒杯中加入250mL水 |
A. AB. BC. CD. D
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】常溫下,向25 mL 0.1 mol·L-1NaOH溶液中逐滴滴加0.2 mol·L-1的HN3(疊氮酸)溶液,pH的變化曲線如圖所示(溶液混合時(shí)體積的變化忽略不計(jì),疊氮酸的是一元弱酸)。下列說(shuō)法正確的是
A. 在C點(diǎn),滴加的V(HN3)=12.5 mL
B. 在B點(diǎn),離子濃度大小為 c(OH-)>c(H+)>c (Na+)>c(N3-)
C. 水電離出的c(H+):A點(diǎn)小于B點(diǎn)
D. 在D點(diǎn),c(Na+)=2c(HN3)+2 c(N3-)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】請(qǐng)根據(jù)要求填空:
(1)將0.10mol/L NH3H2O溶液稀釋10倍,則稀釋后的溶液中c(OH﹣)____原來(lái)的十分之一(填“大于”、“小于”或“等于”).
(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得0.10mol/L CH3COONH4溶液的pH=7,則c(CH3COO-)_____c(NH4+)(填寫同上).
(3)利用反應(yīng):I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI可以定量測(cè)定市售硫代硫酸鈉(M=158)的純度,現(xiàn)在稱取7.900g硫代硫酸鈉固體樣品,配成250mL的溶液,取25.00mL置于錐形瓶中,加入指示劑,用含有I2為 0.1000mol/L的碘水滴定,消耗碘水20.00mL,則:
①滴定應(yīng)選擇的指示劑是____________,滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是:____________________________
②對(duì)于該滴定實(shí)驗(yàn)的有關(guān)操作或誤差分析正確的是(_______)
A.滴定前,應(yīng)對(duì)滴定管、錐形瓶進(jìn)行潤(rùn)洗操作
B.滴定過(guò)程中,標(biāo)準(zhǔn)液滴到錐形瓶外,會(huì)使所測(cè)結(jié)果偏大
C.滴定管在滴定開始時(shí)尖嘴有氣泡,滴定完成后氣泡消失,則所測(cè)得的純度將會(huì)偏小
D.滴定前仰視讀數(shù)而滴定結(jié)束時(shí)平視讀數(shù),則所測(cè)得的純度將會(huì)偏小
③樣品中硫代硫酸鈉純度為______________________________
(4)CO2在自然界循環(huán)時(shí)可與CaCO3反應(yīng),CaCO3是一種難溶物質(zhì),其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合,若混合前Na2CO3溶液的濃度為2×10-4mol/L,則生成沉淀加入CaCl2溶液的最小濃度為______ mol/L。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列各組離子在給定條件下一定能大量共存的是
A. 強(qiáng)酸性溶液中:H+、NO3-、SO32-
B. pH=12的溶液中:OH-、K+、Cl-、HCO3-
C. 加入鋁粉能放出氫氣的溶液中一定存在:NH4+、NO3-、AlO2-、SO42-
D. 25C時(shí)pH=7的無(wú)色溶液中:Na+、Cl-、SO42-、K+
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】2018年5月美國(guó)研究人員成功實(shí)現(xiàn)在常溫常壓下用氮?dú)夂退a(chǎn)氨,原理如下圖所示:
下列說(shuō)法正確的是( )
A. 圖中能量轉(zhuǎn)化方式只有2種
B. H+向a極區(qū)移動(dòng)
C. b極發(fā)生的電極反應(yīng)為:N2+6H++6e-=2NH3
D. a極上每產(chǎn)生22.4LO2流過(guò)電極的電子數(shù)一定為4×6.02×1023
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2是當(dāng)前科學(xué)家研究的重要課題。
(1)利用H2和CO2生產(chǎn)甲醇燃料。為探究該反應(yīng)原理,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):某溫度下,在容積為2 L的密閉容器中充入1 mol CO2和3.25 molH2,在一定條件下反應(yīng),測(cè)得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
①?gòu)姆磻?yīng)開始到3min時(shí),氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=_________。
②下列措施中一定能使CO2的轉(zhuǎn)化率增大的是____________。
A.在原容器中再充入1 molCO2 B.在原容器中再充入1molH2
C.在原容器中充入1 molHe D.使用更有效的催化劑
E.縮小容器的容積 F.將水蒸氣從體系中分離出
(2)利用氫氣在一定條件下與二氧化碳反應(yīng)生成乙醇燃料,其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH=akJ/mol,在一定條件下,測(cè)得該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答下列問(wèn)題。
溫度(K) CO 2轉(zhuǎn)化率/ (%) | 500 | 600 | 700 | 800 |
1.5 | 45 | 33 | 20 | 12 |
2 | 60 | 43 | 28 | 15 |
3 | 80 | 61 | 35 | 21 |
①上述反應(yīng)的a________0(填“大于”或“小于”)。該反應(yīng)自發(fā)的條件是__________(填“高溫”,“低溫”,或“任意溫度”)。
②恒溫下,向反應(yīng)體系中加入固體催化劑,則反應(yīng)產(chǎn)生的熱量________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
③在2L密閉容器中充入1molCO2,在 =3,500K的溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),則反應(yīng)的平衡常數(shù)是_______________。
(3)鋰空氣電池是前景很廣的新穎電池,但鋰和空氣中的氮?dú)狻⒍趸、水蒸氣等發(fā)生副反應(yīng)是鋰-空氣電池的致命缺陷。所以應(yīng)在鋰金屬電極上加一個(gè)保護(hù)層。該技術(shù)的核心是鋰表面增加了一層由碳酸鋰/碳(Li2CO3/C)組成的致密的保護(hù)性涂層。涂層的過(guò)程:利用熔融碳酸鹽作電解質(zhì),直接由鋰金屬電極與二氧化碳通過(guò) 10 次充放電循環(huán),在電極的表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)來(lái)完成。寫出鋰電極生成致密保護(hù)涂層的電極反應(yīng)式___________________。利用一種鉀鹽水溶液作電解質(zhì),CO2電催化還原為乙烯,如圖所示。在陰極上產(chǎn)生乙烯的電極反應(yīng)式為_________________。
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