9.“潔凈煤技術(shù)”研究在世界上相當(dāng)普遍,科研人員通過(guò)向地下煤層氣化爐中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法,連續(xù)產(chǎn)出了高熱值的煤炭氣,其主要成分是CO和H2.CO和H2可作為能源和化工原料,應(yīng)用十分廣泛.生產(chǎn)煤炭氣的反應(yīng)之一是:C (s)+H2O (g)?CO(g)+H2(g)△H=+131.4kJ/mol
(1)在容積為3L的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),5min后容器內(nèi)氣體的密度增大了0.12g/L,用H2O表示0~5min的平均反應(yīng)速率為0.002mol/(L•min).
(2)關(guān)于上述反應(yīng)在化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)的描述正確的是AC.
A.CO的含量保持不變          
 B.v(H2O)=v(H2
C.容器中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
(3)若上述反應(yīng)在t0時(shí)刻達(dá)到平衡(如圖1),在t1時(shí)刻改變某一條件,請(qǐng)?jiān)趫D1繼續(xù)畫出t1時(shí)刻之后正反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化:(用實(shí)線表示)

①縮小容器體積,t2時(shí)到達(dá)平衡;②t3時(shí)平衡常數(shù)K值變大,t4到達(dá)平衡.
(4)在一定條件下用CO和H2可以制得甲醇,CH3OH和CO的燃燒熱為別725.8kJ/mol,283.0kJ/mol,1mol液態(tài)水變成氣態(tài)水吸熱44.0kJ,寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g)△H=-354.8kJ∕mol .
(5)如圖2所示,以甲醇燃料電池作為電源實(shí)現(xiàn)下列電解過(guò)程.乙池中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cu2++2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O2+4H+.當(dāng)甲池中增重16g時(shí),丙池中理論上產(chǎn)生沉淀質(zhì)量的最大值為34.8g.

分析 (1)根據(jù)反應(yīng)方程式可知,氣體增加的質(zhì)量為固體碳的質(zhì)量,根據(jù)m=ρV計(jì)算出反應(yīng)消耗碳的質(zhì)量,計(jì)算出其物質(zhì)的量,最后根據(jù)反應(yīng)方程式及反應(yīng)速率表達(dá)式計(jì)算出用H2O表示0~5miin的平均反應(yīng)速率;
(2)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,各組分的濃度、百分含量不再變化,據(jù)此進(jìn)行判斷;
(3)根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素畫出正反應(yīng)速率變化的曲線;
(4)由CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱△H分別為-283.0kJ•mol-1和-725.8kJ•mol-1,水的摩爾蒸發(fā)焓為44.0 kJ/mol,則
①CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1
②CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)△H=-725.8kJ•mol-1
③H2O(l)=H2O(g)△H=-44KJ/mol
由蓋斯定律可知用②-①+③×2得到熱化學(xué)方程式;
(5)圖2中甲池為原電池,通入甲醇的電極為負(fù)極,銅氧氣的電極為正極,則乙池中石墨為陽(yáng)極,銀為陰極,溶液中銅離子在銀電極析出,丙中與銀連接的Pt電極為陽(yáng)極,另一個(gè)電極為陰極,丙中與銀連接的Pt電極為陽(yáng)極,另一個(gè)電極為陰極,電極反應(yīng)為陽(yáng)極:2Cl--2e-=Cl2↑,陰極為2H++2e-=H2↑,MgCl2+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑,甲池中發(fā)生的反應(yīng)為:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,溶液中甲醇和氧氣反應(yīng)后導(dǎo)致溶液質(zhì)量增大,每反應(yīng)2mol甲醇和3mol氧氣反應(yīng)溶液質(zhì)量增加=2mol×32g/mol+3mol×32g/mol=160g,電子轉(zhuǎn)移為12mol,當(dāng)甲池中增重16g時(shí),電子轉(zhuǎn)移1.2mol,電子守恒得到丙池中理論上產(chǎn)生沉淀為氫氧化鎂質(zhì)量.

解答 解:(1)在容積為3L的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),5min后容器內(nèi)氣體的密度增大了0.12g/L,根據(jù)反應(yīng)C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)可知,氣體增加的質(zhì)量為參加反應(yīng)的固體C的質(zhì)量,則反應(yīng)消耗碳的物質(zhì)的量為:$\frac{0.12g/L×3L}{12g/mol}$=0.03mol,該反應(yīng)過(guò)程中消耗水的物質(zhì)的量也為0.03mol,則用H2O表示0~5miin的平均反應(yīng)速率為:$\frac{0.03mol}{3L×5min}$=0.002mol/(L•min),
故答案為:0.002mol/(L•min);
(2)A.CO的含量保持不變是平衡標(biāo)志,故A正確;
B.反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比為正反應(yīng)速率之比,v(H2O)=v(H2),則v(H2)=v(H2),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),v(H2O)=v(H2),不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故B錯(cuò)誤;
C.氣體質(zhì)量不變,氣體物質(zhì)的量增大,容器中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變,說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故C正確;
故答案為:AC;
(3)①t1時(shí)縮小容器體積,反應(yīng)體系的壓強(qiáng)增大,正逆反應(yīng)速率都增大,直至t2時(shí)重新達(dá)到平衡;
②t3時(shí)平衡常數(shù)K增大,說(shuō)明平衡向著正向移動(dòng),說(shuō)明升高了溫度,之后正反應(yīng)速率逐漸減小,直至達(dá)到新的平衡,
根據(jù)以上分析畫出的圖象為:,
故答案為:;
(4)由CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱△H分別為-283.0kJ•mol-1和-725.8kJ•mol-1,則
①CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1
②CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)△H=-725.8kJ•mol-1
③H2O(l)=H2O(g)△H=-44KJ/mol
由蓋斯定律可知用②-①+③×2得反應(yīng)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(g),該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=-725.8kJ•mol-1-(-283.0kJ•mol-1)+2×44KJ/mol=-354.8kJ•mol-1,
故答案為:CH3OH (l)+O2(g)=CO (g)+2H2O (g)△H=-354.8 kJ∕mol;
(5)圖2中甲池為原電池,通入甲醇的電極為負(fù)極,銅氧氣的電極為正極,則乙池中石墨為陽(yáng)極,銀為陰極,溶液中銅離子在銀電極析出,Cu2++2e-=Cu,陽(yáng)極上是氫氧根離子放電生成氧氣,所以電極反應(yīng)為:4OH--4e-=2H2O+O2↑,電池反應(yīng)的離子方程式為:2Cu2++2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O2+4H+,丙中與銀連接的Pt電極為陽(yáng)極,另一個(gè)電極為陰極,電極反應(yīng)為陽(yáng)極:2Cl--2e-=Cl2↑,陰極為2H++2e-=H2↑,MgCl2+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑,甲池中發(fā)生的反應(yīng)為:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,溶液中甲醇和氧氣反應(yīng)后導(dǎo)致溶液質(zhì)量增大,每反應(yīng)2mol甲醇和3mol氧氣反應(yīng)溶液質(zhì)量增加=2mol×32g/mol+3mol×32g/mol=160g,電子轉(zhuǎn)移為12mol,當(dāng)甲池中增重16g時(shí),電子轉(zhuǎn)移1.2mol,電子守恒得到丙池中理論上產(chǎn)生沉淀為氫氧化鎂,依據(jù)化學(xué)方程式,生成1mol氫氧化鎂,電子轉(zhuǎn)移2mol電子,則電子轉(zhuǎn)移1.2mol,生成沉淀氫氧化鎂0.6mol,計(jì)算得到物質(zhì)的量為質(zhì)量=0.6mol×58g/mol=34.8g,
故答案為:2Cu2++2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O2+4H+;34.8.

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合,為高考常見(jiàn)題型,側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力,涉及化學(xué)平衡的計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡的影響因素、電解池和原電池原理的計(jì)算等知識(shí),題目難度中等,明確影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素為解答關(guān)鍵,.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

10.用沉淀法測(cè)定KHCO3和Na2CO3固體混合物的組成,每次稱取一定質(zhì)量的樣品溶于水制成洛液,向其中滴加相同濃度的Ba(OH)2溶液,每次實(shí)驗(yàn)均充分反應(yīng),反應(yīng)前后溶液體積變化忽略不計(jì),實(shí)驗(yàn)記錄見(jiàn)表:
 實(shí)驗(yàn)序號(hào)
 樣本質(zhì)量(g) 3.066.12 9.18 12.24 15.30 
 Ba(OH)2溶液體積(mL)300 300 300 300 300 
生成沉淀的質(zhì)量(g) 5.1911.82 17.73 23.64 23.64 
回答下列問(wèn)題:
(1)樣品中KHCO3和Na2CO3的物質(zhì)的量之比2:1.
(2)室溫下第Ⅲ組實(shí)驗(yàn)所得溶液中的OH-物質(zhì)的量濃度為0.2mol/L.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

11.某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)如圖1實(shí)驗(yàn)方案制備SO2并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究.

(l)盛裝亞硫酸鈣的儀器名稱是圓底燒瓶,裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaSO3+2HCl=CaCl2+SO2↑+H2O.
(2)設(shè)計(jì)裝置C的目的是驗(yàn)證SO2的還原性,裝置C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Br2+SO2+2H2O=2Br-+SO42-+4H+
(3)選用圖2的裝置和藥品探究亞硫酸與次抓酸的酸性強(qiáng)弱裝置的連接順序?yàn)锳、F、E、H、GI,其中裝置F的作用是除去HCl,通過(guò)G中品紅不褪色,I中出現(xiàn)白色沉淀(填現(xiàn)象),即可證明亞硫酸的酸性強(qiáng)于次氯酸.
(4)裝置D中NaOH全部轉(zhuǎn)化為NaHSO3的標(biāo)志是溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)測(cè)定室溫下HSO3-的電離平衡常數(shù)Ka與水解平衡常數(shù)Kb的相對(duì)大。撼叵拢胮H試紙(或pH計(jì))測(cè)定NaHSO3溶液的pH,若pH<7,則Ka>Kb,若pH>7,則Ka<Kb.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

8.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,下列關(guān)于氣體的說(shuō)法中正確的是( 。
A.2mol氧氣與1mol二氧化硫的質(zhì)量比約為2:1
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D.1mol氧氣與3mol二氧化硫的密度比約為1:3

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

4.有A、B、C、D三種元素.核電荷數(shù)均小于18,A和C最外層電子數(shù)相同,A的L層電子數(shù)是B和C的最外層電子數(shù)之和,B元素的電子分布在K、L、M層上.C元素的單質(zhì)分子由兩個(gè)原子組成,是密度最小的氣態(tài)物質(zhì).D原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍.試寫出A的原子結(jié)構(gòu)示意圖,B離子的電子式,C原子的名稱氫原子,D原子的電子式

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14.下列過(guò)程光能變?yōu)殡娔艿氖牵ā 。?table class="qanwser">A.鎂條燃燒B.光伏發(fā)電C.光合作用D.電解冶鈉

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:多選題

1.下列物質(zhì)的分類合理的是( 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

18.將一定質(zhì)量的鎂、鋁合金,投入200mL一定濃度的鹽酸中,合金完全溶解,向所得溶液中滴加5mol/L NaOH溶液,生成的沉淀質(zhì)量與加入NaOH溶液體積如圖所示.
(1)圖中OA段,沒(méi)有沉淀生成的原因是H++OH-=2H2O(用離子方程式表示);
(2)圖中BC段,沉淀量減少的原因是Al(OH)3+OH-=AlO-2+2H2O(用離子方程式表示),由此可知原混合物中鋁的質(zhì)量為2.7g;
(3)圖中B點(diǎn)處,該溶液中此時(shí)存在的溶質(zhì)是NaCl;鹽酸的物質(zhì)的量濃度為4mol/L.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

19.為了探究鎂條與鹽酸、醋酸反應(yīng)時(shí),濃度或溫度對(duì)反應(yīng)速率(觀察鎂條消失的時(shí)間)的影響,準(zhǔn)備了以下化學(xué)用品:0.20mol•L-1與0.40mol•L-1的HCl溶液、0.20mol•L-1與0,.40mol•L-1的CH3COOH溶液、4條鎂條(形狀、大小、質(zhì)量相同)、幾支試管和膠頭滴管,酸液溫度控制為298K和308K.
①酸液都取足量、相同體積,請(qǐng)你幫助完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表:
實(shí)驗(yàn)
編號(hào)
溫度(K)鹽酸濃度/
(mol•L-1
醋酸濃度/
(mol•L-1
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>
a2980.20I.實(shí)驗(yàn)a和b是探究溫度 對(duì)鎂與鹽酸反應(yīng)速率的影響;
II.實(shí)驗(yàn)a和c是探究濃度 對(duì)鎂與鹽酸反應(yīng)速率的影響;
III.實(shí)驗(yàn)a和d是探究相同溫度下,相同濃度的鹽酸、醋酸與鎂反應(yīng)速率的區(qū)別
b3080.20
c2980.40
d----
②若①中實(shí)驗(yàn)a鎂條消失的時(shí)間是20s,則鎂條剩余質(zhì)量與時(shí)間關(guān)系圖如圖.
假設(shè):該反應(yīng)溫度每升高10℃,反應(yīng)速率是原來(lái)的2倍;溫度相同時(shí),醋酸是相同濃度鹽酸平均速度的$\frac{1}{2}$,請(qǐng)?jiān)诖藞D中大致畫出“實(shí)驗(yàn)b”、“實(shí)驗(yàn)d”的鎂條剩余質(zhì)量與時(shí)間關(guān)系曲線,請(qǐng)注意必要的標(biāo)注.

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