【題目】隨著化石能源的大量開采以及污染的加劇,污染氣體的治理和開發(fā)利用日益迫切。

(1)Bunsen熱化學循環(huán)制氫工藝由下列三個反應組成;

SO2(g) + I2(g) + 2H2O(g) = 2HI(g) + H2SO4(l) H=a kJ/mol

2H2SO4(l) = 2H2O(g) + 2SO2(g) + O2(g) H= b kJ/mol

2HI(g) = H2(g) + I2(g) H= c kJ/mol

則2H2O(g) = 2H2(g) + O2(g) H= kJ/mol

(2)CO2 和CH4 是兩種重要的溫室氣體,以表面覆蓋有Cu2Al2O4 的二氧化鈦為催化劑?梢詫O2 和CH4直接轉(zhuǎn)化為乙酸。

不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖Ⅰ所示,該反應體系應將溫度控制在 ℃左右。

②將Cu2Al2O4 溶解在稀硝酸中的離子方程式為 。

(3)甲醇(CH3OH)被稱為21世紀的新型燃料。在體積為V L的某反應容器中,a mol CO與2a mol H2 在催化劑作用下反應生成甲醇:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ,CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖Ⅱ所示:

①該反應是 (填“放熱”或“吸熱”)反應

②在其他條件不變的情況下,反應容器中再增加amol CO與2amolH2 ,達到新平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率 (填“增大”、“減小”或“不變”)。

100℃,反應CH3OH(g) CO(g) + 2H2(g) 的平衡常數(shù)為 (用含有a、V的代數(shù)表示)。

(4)某實驗小組設(shè)計了如圖III所示的甲醇燃料電池裝置。

①該電池工作時,OH- (填“a”或“b”)極移動

②工作一段時間后,測得該溶液的pH減小,該電池負極反應的電極反應式為: 。

【答案】(1)(2a+b+2c

(2)①250 ②3Cu2Al2O4 + 32H+ + 2NO3- = 6Cu2+ + 6Al3+ + 2NO↑+ 16H2O

(3)①放熱 增大 ③a2/V2

(4)①b CH3OH + 8OH- - 6e- = CO32- + 6H2O

【解析】

試題分析:(1)SO2(g) + I2(g) + 2H2O(g) = 2HI(g) + H2SO4(l) H=a kJ/mol ①;2H2SO4(l) = 2H2O(g) + 2SO2(g) + O2(g) H= b kJ/mol ②;2HI(g) = H2(g) + I2(g) H= c kJ/mol ③,依據(jù)蓋斯定律①×2+②+③×2得到2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)△H=(2a+b+2c)kJ/mol.

(2)①根據(jù)圖示可知,在250℃左右,催化劑的催化效率和乙酸的生成速率最大,因此該反應體系應將溫度控制在250℃左右。

②Cu2Al2O4中Cu為+1價,Cu2Al2O4與硝酸生成硝酸銅、硝酸鋁、NO和水,根據(jù)得失電子相等、電荷守恒、質(zhì)量守恒配平,則Cu2Al2O4 溶解在稀硝酸中的離子方程式為3Cu2Al2O4 + 32H+ + 2NO3- = 6Cu2+ + 6Al3+ + 2NO↑+ 16H2O。

(3)①根據(jù)圖像可知,溫度升高,CO的轉(zhuǎn)化率降低,說明平衡向逆反應方向移動,而升高溫度,平衡向吸熱反應方向移動,所以該反應為放熱反應;

②該反應是氣體體積縮小的可逆反應,在其他條件不變的情況下,反應容器中再增加amol CO與2amolH2 ,相當于增大壓強,平衡向正反應方向移動,達到新平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率增大;

③100℃時,CO的轉(zhuǎn)化率為0.5,設(shè)有a mol CO與2a mol H2 ,容器的體積為V,根據(jù)三段式

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

起始物質(zhì)的量 a 2a 0

變化物質(zhì)的量 0.5a a 0.5a

平衡物質(zhì)的量 0.5a a 0.5a

K=(0.5a/V)÷[(a/V)2×0.5a/V]= V2/a2,反應逆向進行,平衡常數(shù)互為倒數(shù),所以100℃,反應CH3OH(g) CO(g) + 2H2(g) 的平衡常數(shù)為a2/V2

(4)①甲醇燃料電池,氧氣得電子發(fā)生還原反應,在正極放電,a為正極,b為負極,陰離子移向負極,則該電池工作時,OH- 向b極移動;

甲醇作燃料的電池示意圖中,KOH作電解質(zhì),甲醇反應生成的二氧化碳與KOH反應生成碳酸鉀,所以該電池負極反應的電極反應式為CH3OH + 8OH- - 6e- = CO32- + 6H2O。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】姜黃素的合成路線如圖所示:

已知:

請回答下列問題:

(1)D中含有的官能團名稱是__________,D→E的反應類型是__________。

(2)姜黃素的結(jié)構(gòu)簡式為__________

(3)反應A→B的化學方程式為__________。

(4)D的催化氧化產(chǎn)物與B可以反應生成一種高分子化合物,其結(jié)構(gòu)簡式為__________

(5)下列有關(guān)E的敘述不正確的是__________(填序號)

a.能發(fā)生氧化、加成、取代和縮聚反應

b1molE與濃溴水反應最多消耗3molBr2

cE能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應

d1molE最多能與3molNaOH發(fā)生反應

(6)G香蘭醛(C8H8O3)的同分異構(gòu)體中,符合下列條件的共有__________種,其中核磁共振氫譜中有4組吸收峰的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式為__________

屬于酯類;能發(fā)生銀鏡反應;苯環(huán)上的一取代物只有2種;

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】 (實驗)某芳香烴A有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系:按要求填空:

(1)寫出D中所含官能團的名稱 ,指出⑤的反應類型 。

(2)反應②的反應條件是 。

(3)寫出A和F結(jié)構(gòu)簡式:A ;F 。

(4)寫出反應③對應的化學方程式:

(5)寫出D與新制Cu(OH)2懸濁液反應的化學方程式: 。

(6)E符合下列條件的同分異構(gòu)體有多種,任寫其中一種能同時滿足下列條件的異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式 。

a.苯環(huán)上的一氯代物有兩種

b.遇FeCl3溶液發(fā)生顯色反應

c.能與Br2/CCl4發(fā)生加成反應

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】A~G都是有機化合物,它們的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下:

請回答下列問題:

1已知:6.0 g化合物E完全燃燒生成8.8 g CO2和3.6 g H2O;E的蒸氣對氫氣的相對密度為30,則E的分子式為_______________。

2A為一取代芳烴,B中含有一個甲基。由B生成C的化學方程式為 。

3由B生成D、由C生成D的反應條件分別是_______________、_______________。

4由A生成B、由D生成G的反應類型分別是_______________、_______________。

5F存在于梔子香油中,其結(jié)構(gòu)簡式為_______________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】某化學興趣小組為探究SO2的性質(zhì),按下圖所示裝置進行實驗。請回答下列問題:

1裝置A中盛放濃硫酸的儀器名稱是____________________;

2實驗過程中,裝置B中發(fā)生的現(xiàn)象是 ,說明 SO2 具有 性;裝置C中發(fā)生的現(xiàn)象是 ,說明 SO2 具有 性;

3裝置D的目的是探究SO2與品紅作用的可逆性,請寫出實驗操作及現(xiàn)象: ;

4尾氣可采用 溶液吸收,反應方程式為 。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】CH4NH3、H2OHF均為含10e的分子。

1N、O、F三種元素中,與基態(tài)C原子的核外未成對電子數(shù)相等的元素是 (寫元素名稱),其基態(tài)原子的價層電子排布圖為 。

2CN、O、F四種元素第一電離能由大到小的順序是 (用元素符號表示)。

3CH4、NH3H2O分子中,從原子軌道的重疊方向來說,三種分子均含共價鍵類型為 ,三種分子的中心原子的雜化軌道類型均為 。

4CH4燃燒生成CO、CO2H2O。

CO氣流中輕微加熱金屬鎳(Ni),生成無色揮發(fā)性液態(tài)Ni(CO)4,試推測四羰基鎳的晶體類型為 。

②OCNCO2互為等電子體,則OCN結(jié)構(gòu)式為 。

5)與碳同族的硅形成的硅酸鹽結(jié)構(gòu)中的基本結(jié)構(gòu)單元為[SiO4]四面體,由兩個結(jié)構(gòu)單元通過共用一個原子形成的硅酸鹽陰離子的化學式為 。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】科學研究表明,當前應用最廣泛的化石燃料到本世紀中葉將枯竭,解決此危機的唯一途徑是實現(xiàn)燃料和燃燒產(chǎn)物之間的良性循環(huán)(如左圖):

(1)一種常用的方法是在230、有催化劑條件下將CO2和H2轉(zhuǎn)化為甲醇蒸汽和水蒸氣。右圖是生成1molCH3OH時的能量變化示意圖。已知破壞1mol不同共價鍵的能量(kJ)分別是:

已知E1=8.2 kJ·mol-1,則E2=__________kJ·mol-1

(2)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中進行如下反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):

該反應的H___________0(填< > )。

實驗2條件下的平衡常數(shù)K= 。

實驗3中,若平衡時H2O的轉(zhuǎn)化率為1/3,則a/b=______,c=____。

實驗4,若900時,在容器中加入CO、H2O、CO2、H2各1mol,則此時V V(填< ,> ,=

(3)捕捉CO2可以利用Na2CO3溶液,先用Na2CO3溶液吸收CO2生成NaHCO3,然后使NaHCO3分解,Na2CO3可以進行循環(huán)使用。將100mL 0.1mol/L Na2CO3的溶液中通入112mL(已換算為標準狀況)的CO2,溶液中沒有晶體析出,則:

反應后溶液中的各離子濃度由大到小的順序是____________________________。

反應后的溶液可以作緩沖液(當往溶液中加入一定量的酸和堿時,有阻礙溶液pH變化的作用),請解釋其原理______________________________________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】ClO2與Cl2的氧化性相近。在自來水消毒和果蔬保鮮等方面應用廣泛。某興趣小組通過圖1裝置(夾持裝置略)對其制備、吸收、釋放和應用進行了研究。

(1)儀器D的名稱是___________,安裝F中導管時,應選用圖2中的___________。

(2)打開B的活塞,A中發(fā)生反應:2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。為使ClO2在D中被穩(wěn)定劑充分吸收,滴加稀鹽酸的速度宜___________(填“快”或“慢”)

(3)關(guān)閉B的活塞,ClO2在D中被穩(wěn)定劑完全吸收生成NaClO2,此時F中溶液的顏色不變,則裝置C的作用是___________。

(4)已知在酸性條件下NaClO2可發(fā)生反應生成NaCl并釋放出ClO2,該反應的離子方程式為___________,在ClO2釋放實驗中,打開E的活塞,D中發(fā)生反應,則裝置F的作用是___________。

(5)已吸收ClO2氣體的穩(wěn)定劑Ⅰ和穩(wěn)定劑Ⅱ,加酸后釋放ClO2的濃度隨時間的變化如圖3所示,若將其用于水果保鮮,你認為效果較好的穩(wěn)定劑是___________,原因是___________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】合成氨工業(yè)為人類解決糧食問題做出了巨大貢獻。一定條件下,在密閉容器中進行合成氨反應:N2g + 3H2g2NH3g,當正、逆反應速率相等且不等于零時,下列說法不正確的是

A.N2、H2完全轉(zhuǎn)化為NH3

B.N2、H2、NH3在容器中共存

C.反應已達到化學平衡狀態(tài)

D.N2、H2、NH3的濃度不再改變

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