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【题目】能源短缺是人类社会面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。

(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:

反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1

反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H2

①上述反应符合原子经济原则的是________(“I””)

②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数(K)

温度

250

300

350

K

2.041

0.270

0.012

由表中数据判断H1________0 (“=””)

③某温度下,将2mol CO6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为________,此时的温度为________(从上表中选择)

(2)已知在常温常压下:

2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) H=1275.6kJ/mol

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=566.0kJ/mol

H2O(g)=H2O(l) H=44.0kJ/mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:___________

(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置。

①该电池正极的电极反应为___________

②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池总反应的离子方程式为___________

【答案】 80% 250℃ CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=﹣442.8kJ∕mol O2+2H2O+4e=4OH 2CH3OH+3O2+4OH=2CO32﹣+6H2O

【解析】

(1)①根据原子经济的概念分析判断;②根据温度对平衡移动的影响分析判断;③利用三段式计算各自组分物质的量变化量、平衡时的物质的量,依据转化率概念计算CO的转化率;根据浓度计算出平衡常数,再判断温度;

(2)根据盖斯定律计算书写热化学方程式;

(3)碱性甲醇燃料电池中,负极上CH3OH发生氧化反应,正极上氧气发生还原反应,据此书写电极反应式和总反应式。

原子经济是指在化学品合成过程中,所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中,分析反应可知,反应Ⅰ符合原子经济,故答案为:Ⅰ;

②由表数据可知,温度升高,平衡常数减小,说明平衡逆向进行,逆反应是吸热反应,正反应放热反应,即H10,故答案为:<;

③按反应Ⅰ充分反应达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/LCO的物质的量为0.4mol

CO (g)+2H2 (g)CH3OH (g)

起始量(mol) 2 6 0

变化量(mol) 1.6 3.2 1.6

平衡量(mol) 0.4 2.8 1.6

CO的转化率=×100%=80%,此时的平衡常数为:K=≈2.041,所以温度为250℃,故答案为:80%250℃;

(2)2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g) H1=-1 275.6kJmol-1,②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g) H2=-566.0kJmol-1,③H2O(g)═H2O(l) H3=-44.0kJmol-1,根据盖斯定律,由[-+×4]CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(l) H=-442.8kJ/mol,故答案为:CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(l) H=-442.8kJ/mol

(3)①碱性甲醇燃料电池中,负极发生氧化反应,电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,正极发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-

②根据①的分析,该电池工作时,总反应式为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,故答案为:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O

练习册系列答案
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【题目】氢型阳离子交换树脂(HR)可使水中的钙、镁离子通过离子交换而除去,羟型阴离子交换树脂(ROH)可以使氯离子等阴离子通过离子交换而除去,现代海水的一种淡化方法是使海水(含钙离子、镁离子、钠离子、氯离子等)依次通过两种离子交换树脂AB (如图所示)

下列叙述中不正确的是( )

A.若两柱中均交换完全,从B处出来的淡水为中性

B.A柱为氢型离子交换树脂(HR) B柱为羟型离子交换树脂(ROH)

C.HR与钙离子的交换可表示为; 2HR+Ca2+=CaR2+2H+

D.两种交换树脂均可以持续使用,无需处理

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【题目】下列各关系式中能说明反应N23H22NH3已达到平衡状态的是(  )

A. 3v(N2)v(H2) B. v(N2)v(NH3)

C. 2v(H2)3v(NH3) D. v(N2)3v(H2)

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【题目】氧化铬绿(Cr2O3)的性质独特,在冶金、颜料等领域有着不可替代的地位。一种利用淀粉水热还原铬酸钠制备氧化铬绿的工艺流程如下:

已知:①向含少量Na2CO3的铬酸钠碱性溶液中通入CO2可制得不同碳化率的铬酸钠碳化母液;

还原反应剧烈放热,可制得CrOH3浆料。

1)该工艺中还原反应最初使用的是蔗糖或甲醛,后来改用价格低廉的淀粉。请写出甲醛(HCHO)与铬酸钠(Na2CrO4)溶液反应的离子方程式_________

2)将混合均匀的料液加入反应釜,密闭搅拌,恒温发生还原反应,下列有关说法错误的是_____(填标号)。

A 该反应一定无需加热即可进行 B 必要时可使用冷却水进行温度控制

C 铬酸钠可适当过量,使淀粉充分反应 D 应建造废水回收池,回收含铬废水

3)测得反应完成后在不同恒温温度、不同碳化率下Cr(Ⅵ)还原率如下图。实际生产过程中Cr(Ⅵ)还原率可高达99.5%以上,还原阶段采用的最佳反应条件为_________

4)滤液中所含溶质为_______。该水热法制备氧化铬绿工艺的优点有_________________(请写出两条)。

5)由水热法制备的氢氧化铬为无定型氢氧化铬[CrOH3·nH2O]。将洗涤并干燥后的氢氧化铬滤饼充分煅烧,质量损失与固体残留质量比为9:19,经计算得出n=_________

6)重铬酸钠(Na2Cr2O7·H2O)与硫酸铵热分解法也是一种生产氧化铬绿的方法,生产过程中产生的气体对环境无害,其化学反应方程式为_________

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【题目】苯乙酮常温下为无色晶体或浅黄色油状液体,是山楂、含羞草、紫丁香等香精的调合原料,并广泛用于皂用香精和烟草香精中,可由苯经下述反应制备:

+(CH3CO)2O +CH3COOH

NA代表阿伏加德罗常数的值。下列有关说法正确的是

A.气态苯乙酮的密度是气态乙酸密度的2

B.1mol苯所含的化学单键数目为12 NA

C.0.5mol乙酸酐中含有的电子数目为27 NA

D.1L2mol/LCH3COOH溶液与足量钠反应生成的气体分子数为NA

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【题目】无水三氯化铬(CrCl3)为紫色晶体,在工业上主要用作媒染剂和催化剂,某化学小组用Cr2O3CCl4在高温下制备无水三氯化铬,部分实验装置如图所示。

已知:①CrCl3熔点为83℃,易潮解,易升华,易溶于水但不易水解,高温下易被氧气氧化;②Cr2O3CCl4在高温下反应的产物为CrCl3和光气(COCl2 )。请回答下列问题:

1)装置A是氮气制备装置,氮气的作用是____________

2)装置B的作用为________。装置C和装置E的水槽中应分别盛有______________________

3)装置D中生成CrCl3和光气(COCl2 )的化学方程式为_________

4)该实验装置有设计不合理的地方,请写出改进方法:_________(写一点即可)

5)产品中CrCl3质量分数的测定:

i)称取0.3000 g得到的CrCl3样品溶于水并于250mL容量瓶中定容。

ii)取25.00mL样品溶液于带塞的锥形瓶中,加热至沸腾后加入稍过量的Na2O2,稀释并加热煮沸,再加入过量的H2SO4酸化,将Cr3+氧化为Cr2O72-;再加入过量的KI固体,加塞摇匀,使铬完全以Cr3+形式存在

iii)加入1mL指示剂,用0.0250 mol·L1标准Na2S2O3溶液滴定至终点,平行测定三次,平均消耗标准Na2S2O3溶液21.00mL(已知2Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI

ii中加入稍过量的Na2O2后要加热煮沸,其主要原因是____________;加入KI发生反应的离子方程式为________________

②滴定实验可选用的指示剂为____________产品中CrCl3质量分数为_______%(结果保留两位有效数字)

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【题目】科学家利用回旋加速器进行实验,成功制成115号元素的原子。该原子在生成数秒后衰变成113号元素,115号元素的一种核素为。下列有关叙述中正确的是

A.核素的中子数为174B.115号与113号元素互为同位素

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【题目】t℃时,将ag NH3完全溶于水,得到VmL溶液,假设该溶液的密度为ρg·cm-3,质量分数为ω,其中含NH4的物质的量为bmoL。下列叙述中不正确的是(

A. 溶质的质量分数为ω ×100%

B. 溶质的物质的量浓度c=

C. 溶液中c(OH-)+c(H+)

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【题目】钛的化合物如TiO2、Ti(NO34、TiCl4、Ti(BH42等均有着广泛用途。

(1)写出Ti的基态原子的外围电子排布式_____

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(3) TiO2催化作用下,可将CN氧化成CNO,进而得到N2CNO互为等电子体的分子化学式为(只写一种)________

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(6)金属钛内部原子的堆积方式是面心立方堆积方式,如图2。若该晶胞的密度为ρgcm3,阿伏加德罗常数为NA,则该晶胞的边长为___cm。

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