16.歐盟定于2012年1月1日起征收航空碳排稅以應(yīng)對(duì)冰川融化和全球變暖,使得對(duì)如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用碳資源的研究顯得更加緊迫.請(qǐng)運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識(shí)研究碳及其化合物的性質(zhì).
(1)焦炭可用于制取水煤氣.測(cè)得12g 碳與水蒸氣完全反應(yīng)生成水煤氣時(shí),吸收了131.6
kJ熱量.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.6kJ•mol-1
(2)活性炭可處理大氣污染物NO.在2L密閉容器中加入NO和活性炭(無雜質(zhì)),生成氣體E和F.當(dāng)溫度分別在T1和T2時(shí),測(cè)得各物質(zhì)平衡時(shí)物質(zhì)的量如下表:

活性炭NOEF
初始2.0300.10000
T12.0000.0400.0300.030
T22.0050.0500.0250.025
①寫出NO與活性炭反應(yīng)的化學(xué)方程式C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g).
②上述反應(yīng)T1℃時(shí)的平衡常數(shù)為 K1,T2℃時(shí)的平衡常數(shù)為 K2
Ⅰ.K1=0.5625.(列式并計(jì)算)
Ⅱ.根據(jù)上述信息判斷,溫度T1和T2的關(guān)系是(填序號(hào))c.
a.T1>T2            b.T1<T2        c.無法比較
(3)CO2經(jīng)常用氫氧化鈉溶液來吸收,現(xiàn)有0.4molCO2,若用200mL 3mol/L NaOH溶液將其完全吸收,溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)椋篶(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+).
(4)CO還可以用做燃料電池的燃料,某熔融鹽燃料電池具有很高的發(fā)電效率,因而受到重視,該電池用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融鹽混合物作電解質(zhì),CO 為負(fù)極燃?xì),空氣與 CO2 的混合氣為正極助燃?xì),制得?nbsp;650℃下工作的燃料電池,其負(fù)極反應(yīng)式:2CO-4e-+2CO32-═4CO2,則正極反應(yīng)式為:O2+2CO2+4e-=2CO32-
(5)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Na2CO3溶液的濃度為2×10-4mo1/L,則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為5.6×10-5mo1/L.

分析 (1)12g碳的物質(zhì)的量為1mol,與水蒸氣完全反應(yīng)生成CO、H2,吸收131.6kJ熱量,據(jù)此結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫原則進(jìn)行書寫;
(2)①由表中數(shù)據(jù)可知,C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03:0.06:0.03:0.03=1:2:1:1,反應(yīng)中C被氧化,結(jié)合原子守恒可知,生成為N2與CO2
②Ⅰ、計(jì)算各氣體的平衡濃度,代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算;
Ⅱ、由表中數(shù)據(jù)可知,溫度由T1變?yōu)門2,平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),由于正反應(yīng)是吸熱,還是放熱不確定,不能判斷溫度變化;
(3)n (CO2)=0.2mol,n(NaOH)=0.3mol,則反應(yīng)的可能方程式有:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+NaOH=NaHCO3,1<n(NaOH):n (CO2)<2,所以溶液中的溶質(zhì)有碳酸鈉、碳酸氫鈉,設(shè)所得產(chǎn)物中含Na2CO3為xmol,NaHCO3為ymol,
則得方程組:$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.2}\\{2x+y=0.3}\end{array}\right.$解得:x=0.1,y=0.1,
溶液中的溶質(zhì)為等物質(zhì)的量的碳酸鈉和碳酸氫鈉,碳酸根水解程度大于碳酸氫根離子;
(4)燃料電池中,負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng),得失電子相等時(shí),正負(fù)極電極反應(yīng)式相加即得電池反應(yīng)式;
(5)根據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算氯化鈣濃度.

解答 解:(1)12g碳的物質(zhì)的量為1mol,與水蒸氣反應(yīng)生成CO、H2,吸收131.6kJ熱量,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.6 kJ•mol-1
故答案為:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.6 kJ•mol-1 ;
(2)①由表中數(shù)據(jù)可知,C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03:0.06:0.03:0.03=1:2:1:1,反應(yīng)中C被氧化,結(jié)合原子守恒可知,生成為N2與CO2,且該反應(yīng)為可逆反應(yīng),故反應(yīng)方程式為:C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g),
故答案為:C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g);
②Ⅰ、平衡時(shí)c(NO)=0.02mol/L,c(N2)=c(CO2)=0.015mol/L,故T1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1=$\frac{0.015×0.015}{0.0{2}^{2}}$=0.5625,
故答案為:0.5625;
Ⅱ、由表中數(shù)據(jù)可知,溫度由T1變?yōu)門2,平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),由于正反應(yīng)是吸熱,還是放熱不確定,無法判斷溫度變化,故答案為:c;
(3)n (CO2)=0.2mol,n(NaOH)=0.3mol,則反應(yīng)的可能方程式有:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+NaOH=NaHCO3,1<n(NaOH):n (CO2)<2,所以溶液中的溶質(zhì)有碳酸鈉、碳酸氫鈉,設(shè)所得產(chǎn)物中含Na2CO3為xmol,NaHCO3為ymol,
則得方程組:$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.2}\\{2x+y=0.3}\end{array}\right.$;
解得:x=0.1,y=0.1,
在含等物質(zhì)的量的碳酸鈉、碳酸氫鈉的溶液中,c(Na+)最大,碳酸根離子水解大于碳酸氫根離子的水解,則c(HCO3-)>c(CO32-),
水解使溶液顯堿性,則c(OH-)>c(H+),顯性離子大于隱性離子,所以c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+),
即離子濃度大小為c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+),
故答案為:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+);
(4)該燃料電池中,負(fù)極上電極反應(yīng)式為2CO+2CO32--4e-=4CO2,正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子,電極反應(yīng)式為O2+2CO2+4e-=2 CO32-,則電池反應(yīng)式為2CO+O2=2CO2,故答案為:O2+2CO2+4e-=2 CO32-
(5)混合溶液中碳酸根離子濃度為1×10-4mo1/L,混合溶液中c(Ca 2+ )=$\frac{{K}_{sp}}{c(C{{O}_{3}}^{2-})}$=$\frac{2.8×1{0}^{-9}}{1×1{0}^{-4}}$mol/L=2.8×10-5mo1/L,則原來溶液中c(CaCl2)=5.6×10-5mo1/L,故答案為:5.6×10-5mo1/L.

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合,涉及平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算、離子濃度大小比較、原電池原理、熱化學(xué)反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn),為高頻考點(diǎn),根據(jù)基本公式、溶液中的溶質(zhì)及守恒思想、原電池原理等知識(shí)點(diǎn)分析解答,注意(5)題兩種溶液混合時(shí),離子濃度降為原來的一半,為易錯(cuò)點(diǎn).

練習(xí)冊(cè)系列答案
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6.青蒿素(分子式為C15H22O5)是從植物黃花蒿葉中提取的可用于治療瘧疾的藥物.我國(guó)科學(xué)家屠呦呦因在青蒿素及雙氫青蒿素(分子式為C15H24O5)領(lǐng)域的開創(chuàng)性研究分享了2015諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),成為了首位獲得諾貝爾獎(jiǎng)的中國(guó)本土科學(xué)家.青蒿素為無色針狀晶體,味苦.在乙醚中可溶解,在水中幾乎不溶.下列說法正確的是(  )
A.青蒿素的摩爾質(zhì)量為282g
B.青蒿素的化學(xué)合成方法沒有任何研究意義
C.青蒿素轉(zhuǎn)化為雙氫青蒿素是物理變化
D.用乙醚提取黃花蒿葉中的青蒿素比用水效果好

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

7.(1)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下32克氣體X的體積為11.2L,則此氣體的摩爾質(zhì)量為64g/mol               
(2)含有相同原子個(gè)數(shù)的SO2和SO3,其物質(zhì)的量之比為4:3,其中所含氧原子個(gè)數(shù)比為8:9.
(3)已知在同溫同壓下,相同體積的任何氣體含有相同數(shù)目的分子,則在同溫同壓下,相同質(zhì)量的氫氣和氧氣的物質(zhì)的量之比為2:1,體積之比為2:11.

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4.實(shí)驗(yàn)中需要2mol•L-1的Na2CO3溶液950mL,配制時(shí),你認(rèn)為應(yīng)該選用容量瓶的規(guī)格和稱取的Na2CO3•10H2O的質(zhì)量分別為1000mL、572.0g.

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11.下列實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)正確,且能達(dá)到目的是(  )
A.
測(cè)定乙醇分子結(jié)構(gòu)
B.
合成氨并檢驗(yàn)氨的生成
C.
碘的CCl4溶液中分離I2
D.
配制稀硫酸溶液

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1.實(shí)驗(yàn)室可用氯氣與金屬鐵反應(yīng)制備無水三氯化鐵,該化合物是棕紅色,易潮解,100℃左右時(shí)升華.如圖是兩個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置,左邊的反應(yīng)裝置相同,而右邊的產(chǎn)品收集裝置則不同,分別如(Ⅰ)和(Ⅱ)所示.試回答:

(1)B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為:4HCl+MnO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+2H2O+Cl2↑.
(2)D中的反應(yīng)開始前,需排除裝置中的空氣,應(yīng)采取的方法是:B中的反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后,看到黃綠色氣體充滿裝置,再開始加熱D.
(3)D中反應(yīng)化學(xué)方程式為:2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl3
(4)裝置(Ⅰ)的主要缺點(diǎn)是:導(dǎo)管易被產(chǎn)品堵塞;尾氣排入空氣,易造成環(huán)境污染
(5)裝置(Ⅱ)的主要缺點(diǎn)是:產(chǎn)品易潮解.如果選用此裝置來完成實(shí)驗(yàn),則必須采取的改進(jìn)措施是:在瓶E和F之間連接裝有干燥劑的裝置.
(6)在A,B的裝置中,反應(yīng)一段時(shí)間后液體不能順利流出,應(yīng)如何改進(jìn)在A,B的裝置間連接一個(gè)軟橡皮管,平衡內(nèi)外大氣壓
(7)在制得的無水三氯化鐵含有氯化亞鐵,應(yīng)如何改進(jìn)在B,C 間加一個(gè)飽和的氯化鈉水溶液.

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8.甲醇屬于再生能源,可代替汽油作為汽車燃料.下列能正確表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為( 。
A.CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(l);△H=+763.3kJ•mol-1
B.CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(l);△H=-763.3kJ•mol-1
C.CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(g);△H=-675.3kJ•mol-1
D.2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l);△H=-1526.6kJ•mol-1

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5.以 H、C、O、Na、Cl、Cu中一種或多種元素組成合適的物質(zhì),按下列要求完成各小題
(1)寫出一種符合下列要求的物質(zhì)的化學(xué)式:
分類標(biāo)準(zhǔn)單質(zhì)堿性氧化物酸性氧化物含氧酸電解質(zhì)
屬于該類的物質(zhì)
(2)酸性氧化物和堿反應(yīng)的化學(xué)方程式CO2+2NaOH=Na2CO3+2H2O
(3)難溶堿性氧化物和強(qiáng)酸反應(yīng)的化學(xué)方程式CuO+2HCl═CuCl2+H2O.

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6.下列物質(zhì)能導(dǎo)電,且屬于電解質(zhì)的是(  )
A.鐵絲B.鹽酸C.酒精D.熔融的NaOH

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