(2012?河西區(qū)一模)碳和碳的化合物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛,此方面的科學(xué)研究為當(dāng)今提倡的“低碳生活方式”提供依據(jù).請按要求回答下列問題:
(1)甲烷燃燒放出大量的熱,可作為能源用于人類的生產(chǎn)和生活.
已知:①2CH4 (g)+3O2 (g)=2CO (g)△H1=-1214kJ/mol②2CO (g)+O2 (g)=2CO2 (g)△H2=-566kJ/mol寫出甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式:
CH4 (g)+2O2 (g)=CO2 (g)+2H2O (l)△H=-890kJ/mol
CH4 (g)+2O2 (g)=CO2 (g)+2H2O (l)△H=-890kJ/mol

(2)甲烷燃料電池已得到廣泛使用.若在酸性介質(zhì)中,該電池工作時負極電極反應(yīng)式為
CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
.某同學(xué)利用此甲烷燃料電池設(shè)計了一種電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置如右圖所示.通電后,溶液中產(chǎn)生大量的白色沉淀,且較長時間不變色.
①b端所用電極材料為

②寫出一種適合該裝置的電解質(zhì)溶液的名稱:
NaCl溶液
NaCl溶液

③寫出該裝置工作時的總反應(yīng):
Fe+2H2O
 通電 
.
 
Fe(OH)2+H2
Fe+2H2O
 通電 
.
 
Fe(OH)2+H2


(3)焦炭可以用于制取新型陶瓷材料氮化硅(Si3N4).在1300~1700℃的氮氣流中SiO2與焦炭發(fā)生如下反應(yīng):3SiO2 (s)+6C (s)+2N2 (g)?Si3N4 (s)+6CO (g)
已知在容積不變的密閉容器中進行該反應(yīng),每轉(zhuǎn)移1mol eˉ放出132.6kJ的熱量.下列說法正確的是
AB
AB

A.該反應(yīng)的△H=-1591.2kJ/mol
B.當(dāng)焦炭質(zhì)量不再改變時,該反應(yīng)到達平衡
C.加入更多的SiO2、充入N2,平衡均不移動
D.溫度控制在1300~17000℃是為了提高反應(yīng)速率,有利于平衡正向移動
(4)某溫度下,在2L的密閉容器中,測得該反應(yīng)中N2和CO各個時刻的物質(zhì)的量如下表所示.請計算:0~20min內(nèi)平均v(N2)=
3.70×102 mol/(L?min)
3.70×102 mol/(L?min)
;該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)的值K=
81.0
81.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
N2 8.00 7.40 7.00 6.72 6.52 6.36 6.20 6.00 6.00 6.00
CO 0.00 1.80 3.00 3.84 4.22 4.92 5.40
分析:(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到;
(2)燃料電池中燃料在負極發(fā)生氧化反應(yīng);
①依據(jù)裝置分析判斷生成氫氧化亞鐵的電極位置;
②電解原理的應(yīng)用;
③依據(jù)電極反應(yīng) 書寫電池反應(yīng);
(3)依據(jù)熱化學(xué)方程式反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移計算反應(yīng)的焓變,分析選項;
(4)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率概念計算,根據(jù)平衡常數(shù)列式計算.
解答:解:(1):①2CH4 (g)+3O2 (g)=2CO (g)△H1=-1214kJ/mol
②2CO (g)+O2 (g)=2CO2 (g)△H2=-566kJ/mol;
依據(jù)蓋斯定律①+②得到2CH4 (g)+4O2 (g)=2CO2 (g)+4H2O (l)△H=-1780kJ/mol;
即熱化學(xué)方程式 為:CH4 (g)+2O2 (g)=CO2 (g)+2H2O (l)△H=-890kJ/mol;
故答案為:CH4 (g)+2O2 (g)=CO2 (g)+2H2O (l)△H=-890kJ/mol;
(2)甲烷燃料電池中,燃料在負極失電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)電極反應(yīng)為:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+,故答案為:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+;
①b端為陽極生成亞鐵離子,鐵做陽極失電子生成亞鐵離子,和陰極氫離子放電生成氫氣,氫氧根離子增多,和亞鐵離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵,故答案為:鐵;
②電解質(zhì)溶液需要具備陽離子放電能力小于氫離子即可,可以是氯化鈉溶液,故答案為:NaCl溶液;
③陽極電極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+,陰極電極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑,電池反應(yīng)為:Fe+2H2O
 通電 
.
 
Fe(OH)2+H2↑,故答案為:Fe+2H2
 通電 
.
 
Fe(OH)2+H2↑;
(3)3SiO2 (s)+6C (s)+2N2 (g)?Si3N4 (s)+6CO (g),每轉(zhuǎn)移1mol eˉ放出132.6kJ的熱量,化學(xué)方程式中電子轉(zhuǎn)移12mol,放熱1591.2KJ;
A、該反應(yīng)的△H=-1591.2kJ/mol,故A正確;
B、固體對平衡無影響,但當(dāng)焦炭質(zhì)量不再改變時,該反應(yīng)到達平衡,故B正確;
C、加入更多的SiO2平衡不動,充入N2平衡正向進行,故C錯誤;
D、反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡逆向進行,增大反應(yīng)速率,故D錯誤;
故選AB;
(4)在2L的密閉容器中,測得該反應(yīng)中N2和CO各個時刻的物質(zhì)的量,分析數(shù)據(jù)結(jié)合反應(yīng)速率概念,v(N2)=
8mol
2L
-
6.52mol
2L
20min
=0.037mol/L?min;
               3SiO2 (s)+6C (s)+2N2 (g)?Si3N4 (s)+6CO (g),
起始量(mol/L)                      4                      0
變化量(mol/L)                      1                      3
平衡量(mol/L)                      3                      3
平衡常數(shù)K=
c6(CO)
c2(N2)
=
36
32
=81.0;
故答案為:3.70×102 mol/(L?min);81.0.
點評:本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計算應(yīng)用,原電池電極反應(yīng),電解池原理的分析判斷,化學(xué)平衡影響因素分析判斷,反應(yīng)速率計算,平衡常數(shù)計算應(yīng)用,題目難度較大.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2012?河西區(qū)一模)化學(xué)與生活、生產(chǎn)、社會關(guān)系密切.下列敘述不正確的是(  )

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2012?河西區(qū)一模)下列有關(guān)敘述:①非金屬單質(zhì)M能從N的化合物中置換出非金屬單質(zhì)N  ②M原子比N原子更易得電子  ③氧化物水化物的酸性HmMOx>HnNOy  ④單質(zhì)熔點M>N  ⑤相同條件下單質(zhì)與H2化合時M比N更劇烈  ⑥氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性HmM>HnN.能說明非金屬元素M比N的非金屬性強的是(  )

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2012?河西區(qū)一模)下列各組物質(zhì)中,a、b、c、d能按圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系(“→”指一步完成)實現(xiàn)的是( 。
選項 物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系 a b c d
A Si SiO2 Na2SiO3 H2SiO3
B S SO2 SO3 H2SO4
C Na Na2O Na2O2 NaOH
D N2 NO NO2 HNO3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2012?河西區(qū)一模)某同學(xué)探究發(fā)酸性干電池內(nèi)黑色固體物質(zhì)的組成并回收利用,實驗過程如下圖所示.
下列有關(guān)敘述正確的是( 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2012?河西區(qū)一模)相同溫度下,體積均為0.25L的兩個恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng):X2(g)+3Y2(g)?2XY3(g)△H=-92.6kJ?mol-1
實驗測得反應(yīng)在起始、達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示:
容器
編號
起始時各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol 達平衡時體系能量的變化
X2 Y2 XY3
1 3 0 放熱 23.15kJ
0.6 1.8 0.8 Q(Q>0)
下列敘述不正確的是( 。

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