【题目】温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。回答下列问题:
(1)利用CO2可以制取甲醇,有关化学反应如下:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g ) ΔH1=-178 kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2=-566 kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH3=-483.6 kJ/mol
已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键 | C—C | C—H | H—H | C—O | H—O |
键能/ kJ/mol | 348 | 413 | 436 | 358 | 463 |
由此计算断开1 mol CO需要吸收____________kJ的能量(甲醇的球棍模型如图所示
);
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=________ kJ/mol。
(2)甲烷燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如下图所示:通入a气体的电极是原电池的______极(填“正”或“负”),其电极反应式为___________________。
(3)下图是用甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)实现铁上镀铜,则b处通入的是______(填“CH4”或“O2”),电解前,U形管的铜电极、铁电极的质量相等,电解2min后,取出铜电极、铁电极,洗净、烘干、称量,质量差为12.8g,在通电过程中,电路中通过的电子为_____mol,消耗标准状况下CH4________mL。
【答案】 750 -219.2 kJ·mol-1 负 CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+ O2 0.2 560
【解析】(1)二氧化碳的结构式为O=C=O,根据反应焓变=反应物键能之和-生成物键能之和计算,断开1molC═O需要吸收的能量;根据盖斯定律求算CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)的反应热;
(2)根据图知,交换膜是质子交换膜,则电解质溶液呈酸性,根据氢离子移动方向知,通入a的电极为负极、通入b的电极为正极,负极上甲醇失去电子发生氧化反应;
(4)电镀时,镀件作电解池的阴极,发生还原反应,连接电源的负极;镀层金属铜作电解池的阳极,连接电源的正极;根据电子转移守恒计算甲烷的体积。
(1)二氧化碳为直线型结构,分子中存在两个碳氧双键,二氧化碳的电子式为;结构式为O=C=O,设C═O的键能为x,①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-178kJmol-1,反应焓变△H=反应物键能之和-生成物键能之和=2x+3×436-(3×413+358+463)-(2×463)=-178kJ,解得x=750kJ,即断开1molC═O需要吸收的能量为750kJ;①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-178kJmol-1,②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2=-566kJmol-1,③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H3=-483.6kJmol-1,将①+(②-③)×
得:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)根据盖斯定律可得△H=(-178kJmol-1)+[(-566kJmol-1)-(-483.6kJmol-1)]×
=-219.2kJmol-1,故答案为:750;-219.2kJmol-1;
(2)根据图知,交换膜是质子交换膜,则电解质溶液呈酸性,根据氢离子移动方向知,通入a气体的电极为负极、通入b气体的电极为正极,负极上甲烷失去电子发生氧化反应,负极反应式为 CH4 + 2H2O - 8e- =CO2 + 8H+,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,故答案为:负;CH4 + 2H2O - 8e- =CO2 + 8H+;
(3)甲烷碱性燃料电池为电源,总电极反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,电镀时,镀件铁作电解池的阴极,连接甲烷燃料电源的负极,所以a应通入CH4;镀层金属作电解池的阳极,发生氧化反应,连接甲烷燃料电源的正极,所以b应通入O2;所以甲烷碱性燃料电池a处电极上CH4放电,发生氧化反应,电极反应式是CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,铜、铁电极质量差为12.8g,说明析出了6.4g铜,物质的量为=0.1mol,电路中通过的电子为0.2mol,根据电子转移守恒8n(CH4)=2n(Cu)=0.2mol,所以n(CH4)=
mol,所以v(CH4)=
mol×22.4L/mol=0.56L=560 mL,故答案为:O2;0.2;560。
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【题目】短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示,回答下列问题。
X | ||
Y | ||
Z |
(1)元素X的单质分子是____(写化学式)。
(2)Y位于元素周期表中的第____周期,第_____族。
(3)比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是______。
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【题目】把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有50mL0.1molL-1盐酸溶液的烧杯中,该铝片与盐酸反应,产生氢气的速率v(H2)与反应时间t的关系,可用如图所示的坐标曲线来表示,下列推论错误的是
A.O→a段不产生氢气是因为表面的氧化物隔离了铝和稀盐酸
B.b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高
C.t=c时刻,反应处于平衡
D.t>c时,产生氢气的速率降低的主要原因是溶液中H+浓度下降
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【题目】根据反应Br+H2HBr+H的能量随反应历程的变化示意图甲进行判断,下列叙述中不正确的是
A. 正反应吸热
B. 加入催化剂,该化学反应的反应热不变
C. 加入催化剂后,该反应的能量随反应历程的变化示意图可用图乙表示
D. 加入催化剂可增大正反应速率,降低逆反应速率
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【题目】下列离子方程式书写正确的是
A. Na与水反应:Na+H2O=Na++OH-+H2↑
B. 明矾净水原理:Al3++3H2O= Al(OH)3↓+3H+
C. 实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因:SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
D. Fe(OH)3溶于氢碘酸:Fe(OH)3+3H+= Fe 3++3H2O
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【题目】将4molA气体和2molB气体在2 L的容器中混合,并在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g) 2C(g)。若经2 s后测得C的浓度为0.6mol·L-1,现有下列几种说法:
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1 ;
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L-1·s-1;
③2s时物质A的转化率为30% ;
④2s时物质B的浓度为1.4mol·L-1。
其中正确的是( )
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ③④
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【题目】H2S是严重危害环境的气体,采取多种方法减少H2S的排放并加以资源利用。
(1) 用Fe2(SO4)3吸收H2S。在配制硫酸铁溶液时需要向溶液中加入一定量的硫酸,其目的是:________________。吸收时发生反应的离子方程式为_____________________。反应后的溶液在硫杆菌作用下进行再生,反应为:4FeSO4+O2+2H2SO4==2Fe2(SO4)3+2H2O。
图1、图2为再生时Fe2+的转化速率与反应条件的关系。再生的最佳条件为_______________。若反应温度过高,反应速率下降,其原因是_____________________。
(2) 在一定条件下,用H2O2氧化H2S。
随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化,氧化产物不同。当n(H2O2)/n(H2S)=4时,氧化产物的化学式为________________。
(3) H2S与CO2在高温下反应可生成氧硫化碳(COS),其结构式为________________。
(4)加热条件下用O2氧化H2S,使硫元素转化为硫单质并回收,写出氧气氧化硫化氢的反应方程式:______。
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【题目】向某Na2CO3溶液中逐滴滴加1 mol·L-1的盐酸,测得溶液中Cl-、HCO的物质的量随加入盐酸体积的关系如图所示,其中n2:n1=3:2,则下列说法中正确的是( )
A.Oa段反应的离子方程式与ab段反应的离子方程式相同
B.该Na2CO3溶液中含有1 mol Na2CO3
C.b点的数值为0.6
D.b点时生成CO2的物质的量为0.3 mol
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【题目】甲醇(CH3OH)可作为新型汽车动力燃料,以下是甲醇在工业上的制备过程:
请回答下列问题:
(1)在一定条件下反应室Ⅰ中发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。将1molCH4和2molH2O通入反应室Ⅰ(设反应室容积为10L),10min末有0.1molCO生成,则10min内反应的平均速率ν(H2)=_____mol/(L·min)。
(2)在容积不变的条件下,不能说明反应室Ⅰ中的反应已达到平衡状态的是____(选填字母标号)
a.CO的物质的量不在改变 b.容器内的压强保持不变
c.CH4的消耗速率与生成速率相等 d.容器内的密度保持不变
(3)在容积为1L反应室Ⅱ中充入1molCO与2molH2,在催化剂作用下反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),当反应达平衡时,CO的转化率为80%,则平衡前后的压强之比为____(最简整数比)。
(4)氢氧燃料电池的反应原理示意图如图所示。
该电池中电极b是_____(填“正极”或“负极”),其电极反应式为______。
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