【題目】工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。圖1表示反應中能量的變化;圖2表示一定溫度下,在體積為2L的密閉容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的濃度隨時間變化圖。

請回答下列問題

(1)在“圖1”中,曲線______(填a或b)表示使用了催化劑;該反應屬于_____________(填吸熱、放熱)反應。

(2)從反應開始到建立平衡, v(H2)=________;反應達到化學平衡時,下列有關敘述正確的是______ 。

a.容器內氣體壓強保持不變

b.反應放熱182 kJ

c.若升溫,該反應的v(正)增大,v(逆)減小

d.若向容器內通入少量氫氣,則此時v(正)>v(逆)

(3)甲醇-空氣燃料電池(DMFC)是一種高效能、輕污染電動汽車的車載電池,該燃料電池的電池反應式為:2CH3OH(l)+ 3O2(g)==2CO2(g)+4 H2O(l)。其工作原理示意圖如下:

①上圖的出入口通入或排出的物質名稱(或化學式)b________ ,a_____________.

②負極的電極反應式為_____________________________________。電池中放電過程中負極附近溶液的pH將_____________(填“下降”、“上升”或“不變”);

(4)最近,又有科學家制造出一種固體電解質的燃料電池,其效率更高。一個電極通入空氣,另一個電極通入汽油蒸氣。其中固體電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2固體,它在高溫下能傳導O2-離子(其中氧化反應發(fā)生完全)。以丁烷代表汽油。該電池的正極反應式___________________________。該電池的負極反應式__________________________________。放電時固體電解質里的O2-離子的移動方向是向_________________極移動(填“正”或“負”)。

【答案】 b 放熱 0.15 mol/L.min-1 ad CH3OH CO2 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 下降 O2+4e-=2O2- C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O

【解析】(1)催化劑降低反應的活化能,則在1”中,曲線b表示使用了催化劑;反應物總能量高于生成物總能量,該反應屬于放熱反應。(2)從反應開始到建立平衡,生成甲醇是0.75mol/L,根據(jù)方程式可知消耗氫氣是1.5mol/L,則v(H2)=1.5mol/L÷10min=0.15 mol/L·min-1;a.正反應體積減小,反應達到化學平衡時,容器內氣體壓強保持不變,a正確;b.生成甲醇是0.75mol/L,物質的量是1.5mol,所以反應放熱1.5×(510kJ-419kJ)=136.5kJ,b錯誤;c.若升溫,正逆反應速率均增大,c錯誤;d.若向容器內通入少量氫氣,反應物濃度增大,平衡向正反應方向進行,則此時v()>v(),d正確,答案選ad;

(3)①原電池中陽離子向正極移動,則根據(jù)圖中氫離子的移動方向可知右側電極是正極,左側是負極,因此b處通入的是甲醇,甲醇的氧化產(chǎn)物是CO2,則a處流出的是CO2;②甲醇在負極通入,負極的電極反應式為 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。根據(jù)負極電極反應式可知負極產(chǎn)生氫離子,則電池中放電過程中負極附近溶液的pH將下降;(4)氧氣在正極通入,由于傳遞的是氧離子,則該電池的正極反應式為O2+4e-=2O2-。汽油在負極通入,該電池的負極反應式為C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O。原電池中陰離子向負極移動,則放電時固體電解質里的O2離子的移動方向是向負極移動。

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【題目】以鉻鐵礦為原料制備鉻酸鉀(K2Cr2O7)的工藝流程如下圖所示。鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO-Cr2O3和雜質SiO2。

已知:①NaFeO2遇水強烈水解

②2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O

回答下列問題:

(1)K2CrO4中Cr元素的化合價是________

(2)完成并配平煅燒鉻鐵礦生成Na2CrO4和NaFeO2的化學反應方程式________

FeO-Cr2O3+ O2+ NaOH Na2CrO4+NaFeO2+ ;

該反應的氧化產(chǎn)物是________

(3)生成濾渣1中紅褐色物質的化學反應方程式是____________。濾渣2的成分(填化學式)_______

(4)濾液2存在平衡:2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O。若改變條件使上述平衡向正方向移動,則下列說法正確的是______。

A.達到新平衡后,溶液PH一定增大

B.再達到新平衡前,正反應速率一定大于逆反應速率

C.該反應平衡常數(shù)可以不改變

D.達新平衡后,CrO42-的消耗速率等于Cr2O72-的消耗速率

(5)含鉻廢水中含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它們會對人體及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的危害,必須進行處理。還原沉淀法是常用的一種方法:

①上述流程中還原過程的離子反應方程式為:_______________。

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(1)寫出Z在周期表中的位置______________。W離子的結構示意圖:_______________________。

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