【题目】天然气可以制备大量的化工原料。请回答下列问题:
(1)由天然气制备合成气(CO和H2),进而可合成H2C2O4。
①欲加快H2C2O4溶液使5mL0.01mol/L酸性KMnO4溶液褪色,可采取的措施有__________、_______________(写两点)。
②下列可以证明H2C2O4是弱酸的是___________。
A.H2C2O4可以分解为CO、CO2和H2O
B.常温下,0.1mol/LNaHC2O4溶液中c(HC2O4-)+c(C2O42-)<0.lmol/L
C.0.1mol/LH2C2O4溶液25mL可以消耗0.1mol/LNaOH溶液50mL
D.常温下,0.05mol/L的H2C2O4溶液pH≈4
(2)已知:①CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) △H1=-130kJ/mol
②CH4(g)C(s)+2H2(g) △H2=+76kJ/mol
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H20(g) △H3=+41kJ/mol
则CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g) △H=________。
(3)向2L容器中通入3molCO2、3molCH4,在不同温度下,以镍合金为催化剂,发生反应:CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)。平衡体系中CH4和CO2的体积分数如下图。
①高温下该反应能自发进行的原因是______________,930K时的平衡常数K=___________(保留两位小数)。
②请解释图中曲线随温度变化的原因______________。
③在700~1100K内,同温度下平衡转化率:CO2________CH4(填“大于”、“ 小于”或“等于”),结合(2)提供的反应分析,其原因可能是______________。
【答案】 升温 增大H2C2O4浓度、加Mn2+催化剂(任两点) BD +247kJ/mol △S>0 3.72moL2/L2 正反应吸热,升温平衡向正反应方向移动,反应物体积分数减小 大于 CO2+H2=CO+H2O副反应的量多于CH4 =C+2H2
【解析】(1)①升高温度,增大H2C2O4浓度都可以使反应速率加快;正确答案:增大H2C2O4浓度、加Mn2+催化剂(任两点)。
②H2C2O4可以分解为CO、CO2和H2O,只能证明H2C2O4不稳定,易发生分解;A错误;
NaHC2O4中HC2O-4 H++ C2O42-, HC2O4-+H2O
H2C2O4+OH-,根据物料守恒:c(HC2O4-)+c(C2O42-)+ c(H2C2O4)=c(Na+),所以0.1mol/LNaHC2O4溶液中c(HC2O4-)+c(C2O42-)<0.lmol/L,所以H2C2O4是弱酸,B正确;0.1mol/LH2C2O4溶液25mL可以消耗0.1mol/LNaOH溶液50mL恰好完全中和,不能证明H2C2O4是弱酸,C错误;常温下,如果0.05mol/L的H2C2O4溶液为强酸,c(H=)=0.1mol/L,pH=1,而实际pH≈4,H2C2O4是弱酸,D正确;正确选项BD。
(2)根据盖斯定律可知:②-①+③,可得CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g) △H=+247kJ/mol; 正确答案:CH4(g)+CO2(g)
2H2(g)+2CO(g) △H=+247kJ/mol。
(3)①从图像可知,温度升高,平衡体系中CH4和CO2的体积分数,正反应为吸热反应,△H>0,△S>0,高温下该反应能自发进行;
设甲烷的变化量为x mol,容器的体积为2L;
根据反应:CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)
起始量 3 3 0 0
变化量 x x 2x 2x
平衡量 3-x 3-x 2x 2x
平衡体系中CH4的体积分数为20%,则(3-x)/ (3-x+3-x+2x+2x)=20%, x=9/7mol; 各物质浓度:c(CH4 )=6/7mol/L ;c(CO2)= 6/7mol/L;c(H2)=9/7mol/L; c( CO)= 9/7mol/L;c2(H2)×c2( CO)=(9/7)2×(9/7)2=(81/49)2,c(CH4 )×c(CO2)=6/7×6/7=36/42,930K时的平衡常数K=c2(H2)×c2( CO)/ c(CH4 )×c(CO2)= (81/49)2/36/42=3.72moL2/L2;正确答案:△S>0 ;3.72moL2/L2 。
②根据图像变化可知,升高温度,反应物体积分数减小,平衡右移,正反应为吸热反应;正确答案:正反应吸热,升温平衡向正反应方向移动,反应物体积分数减小。
③在700~1100K内,同温度下,二氧化碳体积分数小于甲烷的体积分数,说明二氧化碳消耗的多,平衡转化率大于甲烷;其原因可能是CO2+H2=CO+H2O副反应的量多于CH4 =C+2H2;正确答案:大于;CO2+H2=CO+H2O副反应的量多于CH4 =C+2H2。
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【题目】某科研小组公司开发了Li-SO2Cl2军用电池,其示意图如图所示,已知电池反应为:2Li+SO2Cl2=2LiCl+SO2↑。下列叙述中错误的是
A. 电池工作时负极材料是Li,发生氧化反应
B. 将电解质溶液改为LiCl的水溶液,电池性能会更好
C. 电池工作时电子流向:锂电极→导线→负载→碳棒
D. 电池工作过程中,石墨电极反应式为SO2Cl2+2e=2Cl+SO2↑
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【题目】太阳能电池的发展已经进入了第三代。第三代就是铜铟镓硒CIGS等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜硅系太阳能电池。完成下列填空:
(1)亚铜离子(Cu+)基态时的电子排布式为_______________________。
(2)比较硒和同周期相邻的元素砷的第一电离能I1的大小:I1(As)__I1(Se)。用原子结构观点加以解释______________________________________________。
(3)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数),其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成加合物,如BF3能与NH3 反应生成BF3·NH3,BF3·NH3中N 原子的杂化轨道类型为__________________,B与N 之间形成________键。
(4)单晶硅的结构与金刚石结构相似,若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子不成键,则得如图所示的金刚砂(SiC) 结构。金刚砂晶体属于_________(填晶体类型),在SiC结构中,每个C原子周围最近的C原子数目为___________________。
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【题目】草木灰的有效成分是K2CO3,还含有少量的Na+、Cl-、SO42-和大量不溶于水的固体。为测定其中K2CO3的含量,设计如下实验:
完成下列填空:
(1)洗涤滤渣的目的是_____________________________________。
(2)配制100 mL草木灰浸出液,需要使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、______。
(3)取用10.00 mL浸出液进行滴定,终点时溶液由______色变成______色。若三次平行实验消耗硫酸体积的平均值为25.00 mL,则该样品中碳酸钾的质量分数为______(精确到小数点后3位)。
(4)若没有用标准液润洗滴定管,则实验结果将___(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(5)利用如图装置,通过反应前后总质量的改变,确定CO2气体的质量,也可以测定样品中碳酸钾的含量。实验时发生反应的离子方程式为_______________________。判断反应完全的依据是_____________________。请对该实验方案的优缺点进行评价。________________
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【题目】已知2H和3H都是制造氢弹的原料。下列关于2H和3H的说法正确的是
A.2H和3H的质子数不同B.2H和3H互为同位素
C.2H和3H是同一种核素D.3H原子的电子数为3
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【题目】下列各组比较中,正确是
A.原子半径:Al>Mg>NaB.稳定性:HF>H2O>NH3
C.酸性:H2CO3>H2SO4>HClO4D.碱性:Al(OH)3>Mg(OH)2>NaOH
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【题目】下列化学方程式不正确的是( )
A.CH3CO18OC2H5+H2O CH3COOH和C2H518OH
B.溴乙烷与氢氧化溶液共热:CH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBr
C.蔗糖水解: +H2O
D.苯酚钠中通入二氧化碳: +CO2+H2O→
+NaHCO3
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【题目】根据问题填空:
(1)钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一.
①钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀,该腐蚀过程中的正极反应式为 .
②为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以采用如图甲所示的方案,其中焊接在铁闸门上的固体材料 R 可以采用 .
A.铜B.锡C.锌D.石墨
③如图乙方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的极上.
(2)根据反应 Fe+Fe2(SO4)3═3FeSO4设计的双液原电池如图丙所示.
①电极Ⅰ的材料为金属铁,则烧杯 A 中的电解质溶液为(填化学式)
②电极Ⅱ发生的电极反应式为 .
(3)某同学组装了如图丁所示的电化学装置.电极Ⅰ为 Al,其他电极均为 Cu. ①电极Ⅰ为极(填“正”“负”或“阴”“阳”),发生反应(填“氧化”或“还 原”),电极反应式为;电极Ⅲ为极(填“正”“负”或“阴”“阳”).
②盐桥中盛有含 KNO3 溶液的琼脂,盐桥中的 K+向极(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)移动.
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