由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問(wèn)題,如何降低大氣中的CO2含量并加以開(kāi)發(fā)利用,引起了各國(guó)的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),如圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中能量(單位為kJ·mol-1)的變化。
(1)關(guān)于該反應(yīng)的下列說(shuō)法中,其△H 0。(填“大于”、“小于”或“等于”), 且在 (填“較高”或“較低”)溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。
(2)該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為 。
(3)溫度降低,平衡常數(shù)K (填“增大”、“不變”或“減小”)。
(4)若為兩個(gè)容積相同的密閉容器,現(xiàn)向甲容器中充入1 mol CO2(g)和3 molH2(g),乙容器中充入1mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g),在相同的溫度下進(jìn)行反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),甲容器內(nèi)n(CH3OH) (填“大于”“小于”或“等于”)乙容器內(nèi)n(CH3OH)。
(5)已知:CO(g)+2H2(g) = CH3OH (g) △H=" -116" kJ?mol-1;CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H="-283" kJ?mol-1;H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H="-242" kJ?mol-1 ,寫(xiě)出CH3OH燃燒生成CO2和水蒸氣的熱化學(xué)方程式______________________________________。
(6)以甲醇和氧氣為燃料,氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液構(gòu)成電池。
①負(fù)極的電極反應(yīng)式為 。
②若以石墨為電極,電解硫酸銅溶液,寫(xiě)出電解的總反應(yīng)方程式 。若以此燃料電池電解200 mL 0.8mol/L的硫酸銅溶液,當(dāng)消耗1.6甲醇時(shí),在陰極會(huì)析出 g銅。
(1)小于 較低 (2)K=c(CH3OH)·c(H2O)/[c(CO2)·c3(H2)]
(3)增大 (2分) (4)等于(2分)
(5)2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-1302kJ/mol(2分)
(6)①CH3OH+8OH- - 6e-=CO32- + 6H2O,② 2Cu2++2H2O=Cu+O2↑+4H+, 9.6
解析試題分析:(1)根據(jù)該反應(yīng)的能量關(guān)系圖知,反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),△H小于0;該反應(yīng)正向?yàn)闅怏w物質(zhì)的量減小的放熱反應(yīng),ΔH<0,ΔS<0;根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)ΔH —TΔS,若該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,則有ΔH —TΔS<0,在較低溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行;(2)根據(jù)題給反應(yīng)方程式知,該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為K=c(CH3OH)·c(H2O)/[c(CO2)·c3(H2)];(3)該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度降低,平衡正向移動(dòng),平衡常數(shù)K增大;(4)根據(jù)等效平衡知識(shí)知,在一定條件下的可逆反應(yīng),無(wú)論反應(yīng)從正向開(kāi)始,還是從逆向開(kāi)始,只要最初加入的物質(zhì)的量相當(dāng),就會(huì)達(dá)到同一平衡狀態(tài),則達(dá)到平衡時(shí),甲容器內(nèi)n(CH3OH)等于乙容器內(nèi)n(CH3OH);(5)已知:①CO(g)+2H2(g) = CH3OH (g) △H=" -116" kJ?mol-1;②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H="-283" kJ?mol-1;③H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H="-242" kJ?mol-1 ,根據(jù)蓋斯定律知,②×2+③×4—①×2,得CH3OH燃燒生成CO2和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH="-1302kJ/mol" ;(6)以甲醇和氧氣為燃料,氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液構(gòu)成電池。①原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),甲醇在負(fù)極放電,堿性條件下生成碳酸根與水,電極反應(yīng)式為:CH3OH+8OH- - 6e- =CO32- + 6H2O,②若以石墨為電極,電解硫酸銅溶液,電解的總反應(yīng)方程式2Cu2++2H2O=2Cu+O2↑+4H+,若以此燃料電池電解200 mL 0.8mol/L的硫酸銅溶液,1.6g甲醇的物質(zhì)的量為0.05mol,根據(jù)電極反應(yīng)式知,轉(zhuǎn)移的電子為0.3mol,根據(jù)電子守恒知,在陰極會(huì)析出銅0.15mol,質(zhì)量為9.6g。
考點(diǎn):考查化學(xué)反應(yīng)與能量變化、蓋斯定律、燃料電池和電化學(xué)計(jì)算。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
中國(guó)政府承諾,到2020年,單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。
(1)有效減碳的手段之一是節(jié)能,下列制氫方法最節(jié)能的是 。
A.電解水制氫:2H2O2H2↑+O2↑
B.高溫使水分解制氫:2H2O2H2↑+O2↑
C.太陽(yáng)光催化分解水制氫:2H2O2H2↑+O2↑
D.天然氣制氫:CH4+H2OCO+3H2
(2)CO2可轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。在體積為1 L的密閉容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定條件下反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH="-49.0" kJ/mol,測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。
①?gòu)? min到9 min,v(H2)= mol/(L·min)。
②能說(shuō)明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 (填編號(hào))。
A.反應(yīng)中CO2與CH3OH的物質(zhì)的量濃度之比為1∶1(即圖中交叉點(diǎn))
B.混合氣體的密度不隨時(shí)間的變化而變化
C.單位時(shí)間內(nèi)消耗3 mol H2,同時(shí)生成1 mol H2O
D.CO2的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變
(3)工業(yè)上,CH3OH也可由CO和H2合成。參考合成反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù):
溫度/℃ | 0 | 100 | 200 | 300 | 400 |
平衡常數(shù) | 667 | 13 | 1.9×1 | 2.4×1 | 1×1 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(10分)工業(yè)上制備BaCl2的工藝流程圖如圖:
某研究小組在實(shí)驗(yàn)室用重晶石(主要成分BaSO4)對(duì)工業(yè)過(guò)程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。查資
料得:
BaSO4(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s) ΔH1 = +571.2 kJ·mol-1 ①
BaSO4(s) + 2C(s)2CO2(g) + BaS(s) ΔH2= +226.2 kJ·mol-1 ②
(1)①制備BaCl2的工藝流程圖中氣體A用過(guò)量NaOH溶液吸收,得到硫化鈉。Na2S水解的離子方程式為 。
②常溫下,相同濃度的Na2S和NaHS溶液中,下列說(shuō)法正確的是 (填字母)。
A.Na2S溶液的pH比NaHS溶液pH小 |
B.兩溶液中含有的離子種類(lèi)不同 |
C.兩溶液中滴入同體積同濃度的鹽酸,產(chǎn)生氣體速率相等 |
D.兩溶液中加入NaOH固體,c(S2-)都增大 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
能源的開(kāi)發(fā)、利用與人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān),充分利用好能源是擺在人類(lèi)面前的重大課題。
Ⅰ.已知:①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH=a kJ·mol-1
②CO(g)+l/2O2(g)=CO2(g) ΔH=b kJ·mol-1
③C(石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=c kJ·mol-1
則反應(yīng)4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)的焓變?chǔ)= kJ·mol-1。
Ⅱ.依據(jù)原電池的構(gòu)成原理,下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是 (填序號(hào))。
A.C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH>0 B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH<0
C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH>0 D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH<0
若以稀硫酸為電解質(zhì)溶液,則該原電池的正極反應(yīng)式為 。
Ⅲ.氫氣作為一種綠色能源,對(duì)于人類(lèi)的生存與發(fā)展具有十分重要的意義。
(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)得,在通常情況下,1 g H2完全燃燒生成液態(tài)水,放出142.9 kJ熱量。則H2燃燒的熱化學(xué)方程式為 。
(2)用氫氣合成氨的熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
①一定條件下,下列敘述可以說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是 。
A.υ正(N2)=υ逆(NH3)
B.各物質(zhì)的物質(zhì)的量相等
C.混合氣體的物質(zhì)的量不再變化
D.混合氣體的密度不再變化
②下圖表示合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后,每次只改變溫度、壓強(qiáng)、催化劑中的某一條件,反應(yīng)速率υ與時(shí)間t的關(guān)系。其中表示平衡混合物中的NH3的含量最高的一段時(shí)間是 。圖中t3時(shí)改變的條件可能是 。
③溫度為T(mén)℃時(shí),將4a mol H2和2a mol N2放入0.5 L密閉容器中,充分反應(yīng)后測(cè)得N2的轉(zhuǎn)化率為50%,則反應(yīng)的平衡常數(shù)為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(1)已知:C3H8(g)+5O2(g) ===3CO2(g)+4H2O(1) △H=-2220.0kJ/mol
H2O(1) ===H2O(g);△H=+44.0kJ/mol
寫(xiě)出丙烷燃燒生成CO2和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式 。
(2)在如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中,E為一張用淀粉碘化鉀溶液潤(rùn)濕的濾紙,C、D為夾在濾紙兩端的鉑夾,X、Y分別為直流電源的兩極。在A、B中充滿AgNO3溶液后倒立于盛有AgNO3溶液的水槽中,再分別插入鉑電極。切斷電源開(kāi)關(guān)S1,閉合開(kāi)關(guān)S2,通直流電一段時(shí)間后,B電極質(zhì)量增重,A極產(chǎn)生無(wú)色氣體。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
① 寫(xiě)出D電極反應(yīng)式: ;
②寫(xiě)出水槽中電解AgNO3溶液總反應(yīng)的離子方程式: ,陰極增重2.16 g,則陽(yáng)極上放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是____ _L。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(1)已知反應(yīng)及幾種物質(zhì)中化學(xué)鍵斷裂時(shí)的能量變化如下所示:
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-184kJ/mol
4HCl (g)+O2(g)=2Cl2 (g) +2H2O (g) △H=-115.6kJ/mol
①H2與O2反應(yīng)生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________;
②斷開(kāi)1mol H—O鍵所需能量約為_(kāi)________________________kJ。
(2)已知某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為:K=,它所對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________。
(3)已知反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0在400℃時(shí)K=0.5,此條件下在0.5L的密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng),一段時(shí)間后,測(cè)得N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol,則此時(shí)反應(yīng)υ(N2)正______υ(N2)逆(填“>”、“<”或“=”)。欲使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快,同時(shí)使平衡時(shí)NH3的體積百分?jǐn)?shù)增加,可采取的措施是_______(填序號(hào))。
A.縮小體積增大壓強(qiáng) B.升高溫度
C.加催化劑 D.使氨氣液化移走
(4)在一定體積的密閉容器中進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng):A(g)+3B(g)2C(g)+D(s) △H,其化學(xué)平衡常數(shù)K與T的關(guān)系如下表:
T/K | 300 | 400 | 500 | …… |
K/(mol·L-1)2 | 4×106 | 8×107 | 1.2×109 | …… |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(Ⅰ)甲醇燃料電池(DNFC)被認(rèn)為是21世紀(jì)電動(dòng)汽車(chē)最佳候選動(dòng)力源。
(1)25℃、101 kPa時(shí),1 mol CH3OH完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出熱量726.51 kJ/mol,則甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式為: 。
(2)甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下。甲醇進(jìn)入 極(填“正”或“負(fù)”),寫(xiě)出該極的電極反應(yīng)式 。
(Ⅱ)鉛蓄電池是典型的可充型電池,它的正負(fù)極隔板是惰性材料,電池總反應(yīng)式為:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O,請(qǐng)回答下列問(wèn)題(不考慮氫、氧的氧化還原):
(1)放電時(shí):正極的電極反應(yīng)式是 電解液中H2SO4的濃度將變 ;
(2)在完全放電耗盡PbO2和Pb時(shí),若按右圖連接,電解一段時(shí)間后,則在A電極上生成 B電極上生成 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
依據(jù)事實(shí),寫(xiě)出下列反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式。
(1)在25℃、101kPa下,1g甲醇完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放熱22.68kJ。則表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為 。
(2)若適量的N2和O2完全反應(yīng),每生成23gNO2需要吸收16.95kJ熱量,則表示該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 。
(3)用NA表示阿伏加德羅常數(shù),在C2H2(氣態(tài))完全燃燒生成CO2和液態(tài)水的反應(yīng)中,每有5NA個(gè)電子轉(zhuǎn)移時(shí),放出650kJ的熱量,則表示該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 _________________________________________________。
(4)已知拆開(kāi)1molH—H鍵,1molN—H鍵,1molN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,則N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
據(jù)報(bào)道,一定條件下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實(shí)。
已知:①CH3CH2OH(l) +3 O2 (g) = 2CO2(g) +3H2O(l) △H=-1366.8 kJ/ mol
②2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O(l) △H=" -571.6" kJ/ mol
(1)寫(xiě)出由CO2和H2 反應(yīng)合成CH3CH2OH (l)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式 。
(2)堿性乙醇燃料電池易儲(chǔ)存,易推廣,對(duì)環(huán)境污染小,具有非常廣闊的發(fā)展前景。該燃料電池中,使用鉑作電極,KOH溶液做電解質(zhì)溶液。請(qǐng)寫(xiě)出該燃料電池負(fù)極上的電極反應(yīng)式為 。
(3)用乙醇燃料電池電解400 mL 飽和食鹽水裝置可簡(jiǎn)單表示如下圖:
該裝置中發(fā)生電解反應(yīng)的方程式為 ;在鐵棒附近觀察到的現(xiàn)象是 ;當(dāng)陰極產(chǎn)生448 mL氣體(體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)得)時(shí),停止電解,將電解后的溶液混合均勻,溶液的pH為 。(不考慮氣體的溶解及溶液體積的變化)
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