【题目】甲醇是重要的绿色能源之一,目前科学家用水煤气(CO+H2)合成甲醇,其反应为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-128.1kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)该反应是可逆反应,为使化学反应速率和CO的转化率都同时提高的措施有_____。
A、升高温度 B、增大压强 C、充入氢气 D、分离出甲醇
(2)恒温恒容条件能说明该可逆反应达平衡的是_________;
A.2v正(H2)=v逆(CH3OH)
B.n(CO):n(H2):n(CH3OH)=1:2:1
C.混合气体的密度不变
D.混合气体的平均相对分子质量不变
(3)若上述可逆反应在恒温恒容的密闭容器进行,起始时间向该容器中充入1molCO(g)和2molH2(g)。实验测得H2的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图所示。
①该反应的△S____0,图中的T1___T2(填“<”“>”或“=”)
②T1下到达平衡状态A时,容器的体积为2L,此时该反应的平衡常数为______,若达到平衡状态B时,则容器的体积V(B)=______L。
(4) CO燃烧的热化学方程式:CO(g)+ 1/2 O2(g)═CO2(g)△H= —283.0kJmol-1
H2(g)+1/2 O2(g)═H2O(l)△H= —285.8 kJmol-1
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(l)△H= —128.1KJmol-1
则CH3OH(g)燃烧热的热化学方程式是为___________。
【答案】BC D < < 4 0.4 CH3OH(g)+O2(g)═CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.5 kJmol-1
【解析】
(1)该反应为气体体积减小的放热反应;
(2)反应达到化学平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质浓度或百分含量保持不变;
(3)①该反应为气体体积减小的放热反应,是熵减的反应,温度减小有利于反应物的转化率提高;
②依据题给数据,结合化学平衡常数计算可得;
(4)依据盖斯定律计算可得。
(1)该反应为气体体积减小的放热反应,为了使化学反应速率和CO的转化率同时提高,根据勒夏特列原理可知采取的措施为增大压强、增加氢气的物质的量,故答案为:BC;
(2)A、依据化学方程式可知能判定化学反应达到平衡的速率关系应为v正(H2)=2v逆(CH3OH),故错误;
B、当反应物按照化学计量比1:2反应,到达平衡时,各组分的物质的量之比需视具体的转化率而定,n(CO):n(H2):n(CH3OH)=1:2:1不可作为判据,故错误;
C、根据质量守恒定律,m混是不变的,在恒温恒容密闭体系中,整个反应过程混合气体的密度是不变的,不可作为判据,故错误;
D、根据质量守恒定律,m混是不变的,由于化学反应前后,气体的物质的量在改变,则混合气体的平均相对分子质量随着反应的进行将发生改变,直到反应达到平衡才不会变化,故正确;
D正确,故答案为:D;
(3)①该反应为气体体积减小的放热反应,随着该反应的进行,体系总压强减小,气体分子数减小,是熵减的反应,即体系的混乱度减小,故△S<0;控制压强不变,发现T1温度下的H2转化率更高,结合反应是放热的反应(△H<0)可知,温度减小有利于反应物的转化率提高,故T1<T2,故答案为:<;<;
②T1下达平衡状态A时,根据图象可知,此时体系压强为p1,H2转化率为0.5,已知容器的体积为2L,则平衡时,氢气转化了△n(H2)=2mol×0.5=1mol,则CO转化了△n(CO)=0.5mol,生成了CH3OH为△n(CH3OH)=0.5mol,已知容器的体积为2L,则平衡时c(H2)为=0.5mol/L, c(CO)为
=0.25mol/L,c(CH3OH)为
=0.25mol/L,平衡常数K=
=
=4; 当反应达到平衡状态B时,根据图象,此时压强为p2,氢气的转化率为0.8,此时氢气转化了△n(H2)=2mol×0.8=1.6mol,根据反应方程式,CO转化了△n(CO)=0.8mol,生成了CH3OH为△n(CH3OH)=0.8mol,设此时容器体积为VL,则平衡时c(CO)为
=
mol/L,c(H2)为
=
mol/L,c(CH3OH)为
mol/L,温度不变,平衡常数不变则K=
=
=4,解得V(B)=0.4L,故答案为:4;0.4;
(4)CH3OH(g)的燃烧热的热化学方程式为:CH3OH(g)+O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H,将已知方程式依次编号为①②③,由盖斯定律①+②×2—③得CH3OH(g)+
O2(g)═CO2(g)+2H2O(l),则△H=(—283.0kJmol-1)+(—285.8 kJmol-1)×2—(—128.1kJmol-1)=-726.5 kJmol-1,故答案为:CH3OH(g)+
O2(g)═CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.5 kJmol-1。
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【题目】氢气是未来最理想的能源,最近科学家研制出利用太阳能产生激光,在二氧化钛(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术:2H2O2H2↑+O2↑。制得的氢气可用于燃料电池。请回答下列问题:
(1)太阳光分解海水时,实现了_____能转变为_______能,二氧化钛作_______。生成的氢气用于燃料电池时,实现了_______能转变为_______能。太阳光分解海水的反应属于_______(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质,两极上发生的电极反应分别为:A极:2H2+2O2--4e-=2H2O;B极:O2+4e-=2O2-,则A极是电池的________极;电子从该极________(填“流入”或“流出”)。
(3)请根据下列信息,写出H2燃烧热的热化学方程式________。
H2O(l) = H2O(g) ΔH = +44kJ/mol
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【题目】2019年诺贝尔化学奖授予美国科学家约翰古迪纳夫、斯坦利惠廷厄姆和日本科学家吉野彰,以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。近日,有化学家描绘出了一种使用DMSO(二甲基亚砜)作为电解液,并用多孔的黄金作为电极的锂—空气电池的实验模型,该电池放电时在多孔的黄金上氧分子与锂离子反应,形成过氧化锂(Li2O2),其装置图如图所示。下列有关叙述正确的是
A.DMSO电解液能传递Li+和电子,不能换成水溶液
B.该电池放电时每消耗2molO2,转移4mol电子
C.该池放电时,外电路中电流的方向为从金属锂电极流出
D.多孔的黄金为电池正极,电极反应式可能为O2+4e-=2O2-
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【题目】NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是
A. 标准状况下3.6 g H2O含有的电子数为2NA
B. 2.8 g乙烯与聚乙烯的混合物含有的极性键为0.4NA
C. 0.l moI Cl2与足量的铁粉充分反应转移的电子数为0.2NA
D. 1 L 0.2 mol/l的K2Cr2O7溶液中的数目为0.2NA
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【题目】锰酸锂(LiMn2O4)可作为锂离子电池的正极材料,在工业上可利用软锰矿浆(主要成分为MnO2,含少量Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)吸收含硫烟气(主要成分SO2)制备锰酸锂,生产流程:
已知:①软锰矿浆在吸收含硫烟气的过程中酸性逐渐增强。
②在此流程中部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
开始沉淀 | 2.7 | 7.6 | 3.4 | 7.7 |
完全沉淀 | 3.7 | 9.6 | 4.7 | 9.8 |
(1)含硫烟气在通入软锰矿浆前需要先冷却,冷却的原因是____________________。
(2)滤液1中所含金属阳离子有_____________(填离子符号)。
(3)在实际生产中,Li2CO3与MnO2按物质的量之比1∶4混合均匀加热制取LiMn2O4,反应过程:
①升温到515℃时,Li2CO3开始分解产生CO2和碱性氧化物A,写出A的名称________,此时比预计Li2CO3的分解温度(723℃)低得多,可能原因是_______________;
②升温到566℃时,MnO2开始分解产生另一种气体X,X恰好与①中产生的CO2物质的量相等,同时得到固体B,固体B是______。
③升温到720℃时,第三阶段反应开始,固体质量逐渐增加,当质量不再增加时,得到高纯度的锰酸锂。请写出该阶段反应的化学方程式_________________。
(4)由“滤液1”得到“滤液2”同时回收Al(OH)3的实验方案如下:边搅拌边向滤液1中加入_____________,再加入NaOH溶液调节pH范围为____________,过滤得到滤液2和滤渣,向滤渣中加入NaOH溶液pH≥12,搅拌、过滤,再向所得滤液中通入过量的CO2过滤、洗涤、低温烘干得Al(OH)3。
(5)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺:
a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液做阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电极电解。b.电解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热,过滤、烘干得高纯Li2CO3。
①a中,阳极的电极反应式是__________,宜选用_____(“阳”或“阴”)离子交换膜。
②b中,生成Li2CO3反应的化学方程式是__________________。
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【题目】硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。用锌白矿(主要成分为ZnO,还含有FeO、CuO、SiO2等杂质)制备ZnSO4·7H2O的流程如下。
已知:Ksp[Fe(OH)3]=4.0×1038,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×1020
(1)“滤渣1”的主要成分是_______(填化学式)。“酸浸”过程中,为了提高锌元素浸出速率,可采取的措施有:①适当提高酸的浓度,②_______(填一种)。
(2)“氧化”过程中,发生氧化还原反应的离子方程式是_______。
(3)“沉淀”过程中,加入ZnO产生Fe(OH)3沉淀的原因是_______。
(4)加入适量ZnO固体,若只析出Fe(OH)3沉淀而未析出Cu(OH)2沉淀,且测得沉淀后的溶液中c(Fe3+)=4.0×1014mol/L,此时溶液中c(Cu2+)的取值范围是_______mol/L。
(5)加入适量锌粉的作用是_______。
(6)由滤液得到ZnSO47H2O的操作依次为_______、_______、过滤、洗涤、干燥。实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有烧杯、_______、_______。
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【题目】海水资源的利用具有广阔的前景。从海水中提取Br2与MgCl26H2O的流程如图:
(1)海水淡化的方法有蒸馏法、___(任写一种)等,考虑成本及效益试剂①可选用___。
(2)比较溶液中Br2的浓度:溶液2___溶液4(填“>”或“<”)。
(3)鼓入空气与水蒸气将Br2吹出,吹出的气体用SO2吸收,其化学方程式是__。
(4)从MgCl2溶液获得MgCl26H2O晶体的主要操作包括____。
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【题目】实验室为准确测定FeSO4的浓度,可用重铬酸钾标准溶液进行滴定。(已知重铬酸钾被还原为Cr3+)
步骤1.用分析天平准确称取2.9400g重铬酸钾,配制500mL重铬酸钾标准溶液;
步骤2.移取25.00mL所配制的重铬酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中,用蒸馏水稀释至250mL,再加20mL浓硫酸,冷却后,加2~3滴试亚铁灵指示剂;
步骤3.用待测硫酸亚铁溶液滴定至溶液由橙黄到绿,由绿色刚变为红紫色为终点;
步骤4.记录消耗硫酸亚铁溶液的体积为18.70 mL。
(1)配制500mL重铬酸钾标准溶液需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、 ____________________
(2)移取K2Cr2O7溶液选用的仪器是___________,盛装待测硫酸亚铁溶液选用的仪器是___________
A.50mL酸式滴定管 B.25mL碱式滴定管 C.25mL量筒
(3)氧元素位于周期表的______分区,铁元素在周期表中的位置是___________________,Fe2+的简化电子排布式为_________________,基态铬原子的价电子电子排布图为 __________________。
(4)测得FeSO4的浓度为 ______________ 。(小数点后保留两位数字)
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【题目】在一定温度下,将一定量的气体通入体积为2L的密闭容器中,使其发生反应,有关物质X、Y、Z的物质的量的变化如图所示。则下列有关推断正确的是
A.t时,X、Y、Z的质量不再改变
B.该反应的化学方程式为:3Z=3X+2Y
C.t时,Z的浓度为1.2mol/L
D.t时,反应停止,反应速率为0
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