【題目】甲烷作為一種新能源在化學領域應用廣泛,請回答下列問題。
(1)高爐冶鐵過程中,甲烷在催化反應室中產(chǎn)生水煤氣(CO和H2)還原氧化鐵,有關反應為:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=260 kJ·mol-1
已知:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)
ΔH=-566 kJ·mol-1。
則CH4與O2反應生成CO和H2的熱化學方程式為_________________________________。
(2)如下圖所示,裝置Ⅰ為甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液),通過裝置Ⅱ實現(xiàn)鐵棒上鍍銅。
①a處應通入________(填“CH4”或“O2”),b處電極上發(fā)生的電極反應式是__________________________________。
②電鍍結(jié)束后,裝置Ⅰ中溶液的pH________(填寫“變大”“變小”或“不變”,下同),裝置Ⅱ中Cu2+的物質(zhì)的量濃度________。
③電鍍結(jié)束后,裝置Ⅰ溶液中的陰離子除了OH-以外還含有________(忽略水解)。
④在此過程中若完全反應,裝置Ⅱ中陰極質(zhì)量變化12.8 g,則裝置Ⅰ中理論上消耗甲烷________L(標準狀況下)。
【答案】2CH4(g)+O2(g)===2CO(g)+4H2(g) ΔH=-46 kJ·mol-1 CH4 O2+2H2O+4e-===4OH- 變小 不變 CO32- 1.12
【解析】
(1)根據(jù)蓋斯定律,將第一個熱化學方程式乘以2,與第二個相加得2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) ΔH=-46 kJ·mol-1。
(2)由于Fe棒上鍍Cu,則Cu棒發(fā)生氧化反應,作陽極,b電極作正極,a電極作負極,CH4在a處通入,O2在b處通入,由于KOH溶液作電解質(zhì)溶液,則b極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-,電鍍過程中電解質(zhì)溶液不參與電極反應,各離子濃度均不變;CH4燃料電池中的化學方程式為CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,可得溶液中存在CO32-,再由電子守恒得CH4~4Cu,則12.8 g Cu的物質(zhì)的量為0.2 mol,消耗CH4為=0.05 mol,在標準狀況下的體積為0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L。
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【題目】在無色透明的溶液中,可以大量共存的離子組是( )
A.Cl-、Na+、AlO2-、MnO4-B.Na+、Cl-、SO42-、K+
C.Al3+、SO42—、Cu2+、NO3-D.K+、Ag+、NO3—、I-
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【題目】下列事實中,能說明HCN是弱電解質(zhì)的是
A.HCN易溶于水B.NaCN是強電解質(zhì)
C.NaCN溶液呈堿性D.1 mol HCN與1 mol NaOH恰好完全反應
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【題目】用下列實驗裝置進行相應實驗,設計正確且能達到實驗目的的是
A. 用圖1所示裝置制取并收集少量純凈的氨氣
B. 用圖2 所示裝置分離乙醇和乙酸乙酯的混合溶液
C. 用圖3所示裝置加熱分解NaHCO3固體
D. 用圖4 所示裝置比較KMnO4、Cl2、Br2的氧化性強弱
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【題目】有平衡體系CO(g)+2H2(g)====CH3OH(g) ΔH<0,為增加甲醇的產(chǎn)量,應采取的正確措施是( )
A.高溫、高壓B.適宜的溫度、高壓、催化劑
C.低溫、低壓D.高溫、高壓、催化劑
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【題目】A、B是核電荷數(shù)為1~18中的元素,在自然界中含量A要多于B,它們的原子電子層結(jié)構(gòu)均具有核外電子總數(shù)是電子層數(shù)的4倍的特點,回答下列問題:
(1)A、B的元素符號分別是 A______、B_______
(2)畫出B離子結(jié)構(gòu)示意圖:_____
(3)由A和B元素組成的物質(zhì)_____(填“屬于”或“不屬于”)電解質(zhì)
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【題目】中國科學家用蘸墨汁書寫后的紙張作為空氣電極,設計并組裝了輕型、柔性、能折疊的可充電鋰空氣電池如下左圖,電池的工作原理如下右圖。下列有關說法正確的是
A. 放電時,紙張中的纖維素作為鋰電池的負極
B. 充電時,若陽極放出1 mol O2,則有4 mol e-回到電源正極
C. 開關K閉合給鋰電池充電,X為直流電源負極
D. 放電時,Li+由正極經(jīng)過有機電解質(zhì)溶液移向負極
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【題目】下圖為H2與O2反應生成H2O(g)的能量變化示意圖,下列有關敘述不正確的是
A. 1 mol H2分子斷鍵需要吸收436 kJ的能量
B. H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol
C. 反應物的總能量高于生成物的總能量
D. 形成化學鍵釋放的總能量比斷裂化學鍵吸收的總能量小
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