【題目】甲醇是一種重要化工原料,又是一種可再生能源,具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景。

(1)已知:CH3OH(g) ===HCHO(g)+H2(g) ΔH=+84 kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g)  ΔH=-484 kJ·mol-1

工業(yè)上常以甲醇為原料制取甲醛,請(qǐng)寫出CH3OH(g)O2(g)反應(yīng)生成HCHO(g)H2O(g)的熱化學(xué)方程式:__________________________。

(2)工業(yè)上可用如下方法合成甲醇,化學(xué)方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),已知某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表:

化學(xué)鍵

C—C

C—H

H—H

C—O

C≡O(shè)

O—H

鍵能/ kJ·mol-1

348

413

436

358

x

463

請(qǐng)回答下列問題:

該反應(yīng)的ΔS____(“>”“<”)0。右圖中曲線a到曲線b的措施是_____________________________。

已知CO中的CO之間為三鍵,其鍵能為x kJ·mol-1,則x=____。

(3)由甲醇、氧氣和NaOH溶液構(gòu)成的新型手機(jī)電池,可使手機(jī)連續(xù)使用一個(gè)月才充一次電。

該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________________

若以該電池為電源,用石墨作電極電解200 mL含有如下離子的溶液。

離子

Cu2+

H+

Cl

SO42

c/mol·L-1

0.5

2

2

0.5

電解一段時(shí)間后,當(dāng)兩極收集到相同體積(相同條件下)的氣體時(shí)(忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象)陽極上收集到氧氣的質(zhì)量為____

(4)電解水蒸氣和CO2產(chǎn)生合成氣(H2+CO)。較高溫度下(700~1 000 ℃),在SOEC兩側(cè)電極上施加一定的直流電壓,H2OCO2在氫電極發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生O2,O2穿過致密的固體氧化物電解質(zhì)層到達(dá)氧電極,在氧電極發(fā)生氧化反應(yīng)得到純O2。由上圖可知A為直流電源的____(正極負(fù)極”),請(qǐng)寫出以H2O為原料生成H2的電極反應(yīng)式:_______。

【答案】 2CH3OH(g)+O2(g)2HCHO(g)+2H2O(g)ΔH=-316 kJ·mol-1 < 加入催化劑 1097 CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O 3.2 g 負(fù)極 H2O+2e-H2↑+O2-

【解析】(1)①已知:①CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g)H=+84kJ/mol;2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H=-484kJ/mol,將+②得到CH3OH(g)O2(g)反應(yīng)生成HCHO(g)H2O(g)的熱化學(xué)方程式為2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)H=-316 kJmol-1,故答案為:2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)H=-316 kJmol-1;

(2)①該反應(yīng)的S0;曲線a到曲線b,活化能降低,應(yīng)為加入催化劑,故答案為:<;加入催化劑;

CO(g)+2H2(g)CH3OH (g)的焓變=反應(yīng)物總鍵能之和-生成物總鍵能之和,設(shè)CO中碳氧鍵的鍵能為X,結(jié)合圖表提供的化學(xué)鍵的鍵能,則H═X+2×436KJ/mol-(3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol)=(419-510)kJmol-1=-91kJmol-1,解得:X=1097KJ/mol,故答案為:1097

(3)①燃料電池,電池的一個(gè)電極通 入空氣,另一個(gè)電極通入甲醇?xì)怏w,電解質(zhì)是氫氧化鈉溶液,根據(jù)原電池原理,負(fù)極電極反應(yīng)是CH3OH失去電子生成碳酸根離子-CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,故答案為:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;

②陰極上顯示銅離子得電子,Cu2++2e-=Cu,200mL0.5mol/L的銅離子得電子物質(zhì)的量是0.2mol,然后是2H++2e-=H2,在陽極上是0.4mol氯離子失電子的反應(yīng),產(chǎn)生氯氣0.2mol,2Cl--2e-=Cl2,轉(zhuǎn)移電子是0.4mol,然后是氫氧根離子失電子產(chǎn)生氧氣,4OH--4e-=O2↑+2H2O,當(dāng)兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體時(shí),假設(shè)產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量是x,在陽極上產(chǎn)生氣體是(0.2+x)mol,根據(jù)電子守恒,得到0.4+4x=0.2+2(0.2+x),解得x=0.1mol,即陽極上收集到氧氣的質(zhì)量為3.2 g,故答案為:3.2 g;

(4)由圖示可知A極水、二氧化碳生成氫氣、CO,應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng),為陰極反應(yīng),則A為電源的負(fù)極,生成氫氣的反應(yīng)為H2O+2e-=H2↑+O2-,故答案為:負(fù)極;H2O+2e-=H2↑+O2-。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】工業(yè)燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等氣體,嚴(yán)重污染空氣。對(duì)廢氣進(jìn)行脫硝、脫碳和脫硫處理可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用。

Ⅰ.脫硝:

已知:H2的燃燒熱為285.8 kJ·mol-1

N2(g)+2O2(g) =2NO2(g) ΔH = +133 kJ·mol-1

H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44 kJ·mol-1

催化劑存在下,H2還原NO2生成水蒸氣和其他無毒物質(zhì)的熱化學(xué)方程式為:__________________________

Ⅱ.脫碳:

(1)向2L密閉容器中加入2molCO2和6molH2,在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)

①該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是_____________(填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”)。

②下列敘述能說明此反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________。(填字母)

a.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變 b.CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變

c.CO2和H2的轉(zhuǎn)化率相等 d.混合氣體的密度保持不變

e.1molCO2生成的同時(shí)有3mol H—H鍵斷裂

③CO2的濃度隨時(shí)間(0~t2)變化如下圖所示,在t2時(shí)將容器容積縮小一倍,t3時(shí)達(dá)到平衡,t4時(shí)降低溫度,t5時(shí)達(dá)到平衡,請(qǐng)畫出t2~t6 CO2濃度隨時(shí)間的變化。________________________

(2)改變溫度,使反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH﹤0中的所有物質(zhì)都為氣態(tài)。起始溫度、體積相同(T1℃、2L密閉容器)。反應(yīng)過程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表:

反應(yīng)時(shí)間

CO2(mol)

H2(mol)

CH3OH(mol)

H2O(mol)

反應(yīng)Ⅰ:恒溫恒容

0min

2

6

0

0

10min

4.5

20min

1

30min

1

反應(yīng)Ⅱ:絕熱恒容

0min

0

0

2

2

①達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ?qū)Ρ龋浩胶獬?shù)K(I)______ K(II)(填“﹥”、“﹤”或“=”下同);平衡時(shí)CH3OH的濃度c(I)____ c(II)。

②對(duì)反應(yīng)Ⅰ,前10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OH) =______________ 。在其他條件不變的情況下,若30min時(shí)只改變溫度T2℃,此時(shí)H2的物質(zhì)的量為3.2mol,則T1___T2(填“>”、“<”或“=”)。若30min時(shí)只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),則平衡_____移動(dòng)(填“正向”、“逆向”或“不”)。

(3)利用人工光合作用可將CO2轉(zhuǎn)化為甲酸,反應(yīng)原理為2CO2+2H2O=2HCOOH+O2,裝置如圖所示:

①電極2的電極反應(yīng)式是____________

②在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,當(dāng)電極2室有11.2L CO2反應(yīng)。 理論上電極1室液體質(zhì)量_____(填“增加”或“減少”)______g。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知部分弱酸的電離平衡常數(shù)如下表:

弱酸

醋酸

次氯酸

碳酸

亞硫酸

電離平衡常數(shù)(25

Ka=1.75×105

Ka=2.98×108

Ka1=4.30×107

Ka2=5.61×1011

Ka1=1.54×102

Ka2=1.02×107

下列離子方程式正確的是

A.少量CO2通入NaClO溶液中:CO2+H2O+2ClOCO+2HClO

B.少量的SO2通入Ca(ClO)2溶液中:SO2+H2O+Ca2++2ClOCaSO3↓+2HClO

C.少量的SO2通入Na2CO3溶液中:SO2+H2O+2 COSO+2HCO3

D.相同濃度NaHCO3溶液與NaHSO3溶液等體積混合:H++HCO3=CO2+H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列措施肯定能使化學(xué)反應(yīng)速率增大的是

A. 增大反應(yīng)物的量 B. 增加壓強(qiáng)

C. 升高溫度 D. 使用催化劑

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】今有一澄清溶液,只可能含有下表中的若干種離子(存在的離子均大量):

陽離子

K、NH4+、H、Ba2

陰離子

Cl、CO32-、SO42-、OH

現(xiàn)取三份上述澄清溶液各100 mL,分別進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn):

①第一份加入AgNO3溶液有沉淀產(chǎn)生;

②第二份加入足量NaOH溶液加熱后,收集到氣體0.04 mol;

③第三份加入足量BaCl2溶液后,得干燥沉淀6.27 g,經(jīng)足量鹽酸洗滌,干燥后,沉淀質(zhì)量為2.33 g。

請(qǐng)回答下列問題:

(1)100 mL溶液中c(SO42-)=________________。

(2)第二份加入NaOH溶液產(chǎn)生氣體的離子方程式___________________________

(3)6.27 g沉淀的成分是______________ (用化學(xué)式表示)。

(4)上述澄清溶液中除SO42-以外,一定大量存在的離子是__________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】NO能否與Na2O2反應(yīng)?如果能反應(yīng),產(chǎn)物是什么?某興趣小組對(duì)此進(jìn)行探究。

【查閱資料】① NO不與堿反應(yīng);②亞硝酸鹽除淺黃色的AgNO2難溶于水外,其余易溶于水;③2NaNO32NaNO2 + O2↑,NaNO2熱穩(wěn)定性很高。

【實(shí)驗(yàn)探究1】 興趣小組的同學(xué)經(jīng)討論設(shè)計(jì)了如下圖所示實(shí)驗(yàn):

(l)儀器a的名稱是_______;干燥管D的作用是_______;

(2)從分液漏斗中加稀硝酸之前,先加入少量稀硫酸讓A中鋅粉完全溶解,其目的是_______;

(3)若無B裝置,后果是_______

(4)實(shí)驗(yàn)觀察到C中固體顏色變白,E中氣體先變紅棕色,最終又變無色。E中總反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______

【實(shí)驗(yàn)探究II】 該興趣小組進(jìn)一步探究一中生成的白色固體的成分。

(5)提出假設(shè):假設(shè)1.白色固體只有NaNO2;假設(shè)2.白色固體只有_____;假設(shè)3.白色固體是NaNO2和NaNO3 兩種物質(zhì)的混合物。

(6)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:

① 要證明假設(shè)2是否成立,實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論是______________

② 為證明是假設(shè)l還是假設(shè)3成立,稱取C中生成的白色固體ag置于坩堝中(坩堝質(zhì)量為cg),用酒精燈加熱至質(zhì)量不再改變,冷卻后稱得坩堝和剩余固體總質(zhì)量為bg,假設(shè)3成立時(shí)b~c的數(shù)字范圍是__________。(用含a的不等式表示)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列溶液中,溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為1moI/L的是

A. 6.2gNa2O溶解于水,并配成200mL溶液

B. 1L1mol K+K2SO4溶液

C. 22.4LHC1溶于1L

D. 40.0 g NaOH溶于1L

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列有關(guān)性質(zhì)的比較,不正確的是(  )

A. 酸性強(qiáng)弱:HIHBrHCl

B. 非金屬性:OSSe

C. 還原性強(qiáng)弱:FClI

D. 堿性強(qiáng)弱:KOHNaOHLiOH

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列離子方程式書寫正確的是

A. Ba(OH)2溶液中滴加稀硫酸:OH-+H+==H2O

B. FeCl2溶液中通入氯氣:Fe2++Cl2-=Fe3++2Cl-

C. NaHCO3溶液與H2SO4溶液混合:HCO3-+H+=H2O+CO2

D. 用醋酸除水垢:2H++Ca2++CO32-==Ca2++CO2↑+H2O

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