【題目】天然氣既是高效潔凈的能源,也是重要的化工原料。
(1)甲烷分子的結(jié)構(gòu)式為_________,空間構(gòu)型為_______________形。
(2)已知25℃、101kPa 時,1 g甲烷完全燃燒生成液態(tài)水放出55.64 kJ熱量,則該條件下反應CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)的△H=____________kJ·mol-1。
(3)甲烷高溫分解生成氫氣和炭黑。在密閉容器中進行此反應時要通入適量空氣使部分甲烷燃燒,其目的是__________________________________________。
(4)燃料電池的工作原理是將燃料和氧化劑(如O2)反應所產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)化為電能。用甲烷-空氣堿性(KOH溶液)燃料電池作電源,電解CuCl2溶液。已知甲烷空氣堿性燃料電池的總反應為:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,裝置如下圖所示:
①a電極名稱為____________。
②c電極的電極反應式為_________________________________。
③假設(shè)CuCl2溶液足量,當某電極上析出3.2 g 金屬Cu時,理論上燃料電池消耗的甲烷在標準狀況下的體積是__________L。
【答案】 正四面體 -890.24 提供甲烷分解所需的能量 負極 2Cl--2e-=Cl2↑ 0.28
【解析】
(1)甲烷的分子式為CH4,結(jié)構(gòu)式為,因此甲烷為四面體結(jié)構(gòu);
(2)1g甲烷完全燃燒生成液態(tài)水放出55.64 kJ熱量,則1 mol甲烷即16 g甲烷燃燒放出的能量為16×55.64 kJ=890.24 kJ,因此該條件下反應CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)的△H=-890.24 kJ·mol-1;
(3)甲烷分解需要熱量,燃燒可提供部分能量,因此反應時要通入適量空氣使部分甲烷燃燒的目的是提供甲烷分解所需的能量;
(4)①a極通入的是燃料甲烷,甲烷失去電子,所以a電極是負極;
②c電極與b電極即與電源的正極相連,作陽極,溶液中的氯離子放電,電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑;
③假設(shè)CuCl2溶液足量,當某電極上析出3.2g金屬Cu時,銅的物質(zhì)的量是3.2g÷64g/mol=0.05mol,因此整個電路轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.05mol×2=0.1mol,1mol甲烷在反應中失去8mol電子,則消耗甲烷的物質(zhì)的量為0.1mol÷8=0.0125mol,在標準狀況下的體積是0.0125mol×22.4L/mol=0.28L。
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【題目】汽車尾氣中含有CO、NO等有害氣體。
(1)汽車尾氣中NO生成過程的能量變化示意圖如下:
該條件下,1mol N2和1molO2完全反應生成NO,會____(填“吸收”或“放出”)_____kJ能量。
(2)化學電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應用。目前常用的鎳(Ni)鎘(Cd)電池,其電池總反應可以表示為:Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2。
①已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸,放電就是使用電池的過程,充電是給電池補充電量的過程。以下說法中正確的是______。
A. 以上反應不屬于置換反應 B.以上反應是可逆反應
C. 充電時化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?D.放電時化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/span>
②寫出負極的電極反應式________________________________________。
③廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物,有資料表明一節(jié)廢鎳錫電池可以使一平方米面積的耕地失去使用價值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴重。這是因為____________。
(3)一種新型催化劑能使NO和CO發(fā)生反應:2NO+2CO2CO2+N2。已知增大催化劑的比表面積可提高該反應速率。為了驗證溫度、催化劑的比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律,某同學設(shè)計了三組實驗,部分實驗條件已經(jīng)填在下表中。
實驗編號 | t(℃) | NO初始濃度(mol/L) | CO初始濃度(mol/L) | 催化劑的比表面積(m2/g) |
Ⅰ | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
Ⅱ | 280 | 1.20×10-3 | B | 124 |
Ⅲ | 350 | A | 5.80×10-3 | 82 |
①請把表中數(shù)據(jù)補充完整:A_______________;B_______________。
②能驗證溫度對化學反應速率影響規(guī)律的是實驗______________(填實驗序號)。
③實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中,NO的物質(zhì)的量濃度c(NO)隨時間t的變化曲線如下圖所示,其中表示實驗Ⅱ的是曲線_________(填“甲”或“乙”)。
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【題目】下圖是電解CuCl2溶液的裝置,其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)的判斷正確的是( )
A. a為負極、d為陽極
B. c電極上有氣體產(chǎn)生,發(fā)生還原反應
C. 電解過程中,氯離子向d電極移動
D. 電解過程中,d電極質(zhì)量增加
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【題目】分類法是一種行之有效、簡單易行的科學方法,人們在認識事物時可以采取多種分類方法。下列關(guān)于“CH3COOK”的分類不正確的是
A.化合物B.氧化物C.有機物D.鉀鹽
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【題目】微生物燃料電池在凈化廢水的同時能獲得能源或得到有價值的化學產(chǎn)品,圖2為其工作原理,圖1為廢水中Cr2O72-離子濃度與去除率的關(guān)系。下列說法不正確的是
A. M為電源負極,有機物被氧化
B. 電池工作時,N極附近溶液pH增大
C. 處理1 mol Cr2O72-時有6 mol H+從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移
D. Cr2O72-離子濃度較大時,可能會造成還原菌失活
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【題目】能量是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ),天然氣是我國目前使用的主要能源。
(1)已知
化學鍵 | C-H | C=O | O=O | H-O |
E/(KJ/mol) | a | b | c | d |
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)的焓變ΔH=______kJ/mol。
(2)燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視。下圖甲為甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為硫酸)該電池的正極反應為_________。
(3)利用上述燃料電池,按下圖所示裝置進行電解,A、B、C、D均為鉑電極,
I.甲槽中有200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液,理論上兩極所得氣體的體積隨時間變化的關(guān)系如上圖所示(氣體體積已換算成標準狀況下的體積),(電解前后溶液的體積變化關(guān)系忽略不計)
①原混合溶液中NaCl的物質(zhì)的量濃度__________mol/L。
②t2時所得溶液的pH=________。
Ⅱ.乙槽中為足量的AgNO3溶液。則陽極反應為__________。t3時電解結(jié)束,為了使溶液恢復原樣,則可以在反應后的溶液中加入______(填化學式)。
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【題目】工業(yè)合成氨反應為Nz(g)+3H2(g) 2NH3(g),對其研究如下:在773 K時,分別將2 mol N2和6 mol H2充入一個固定容積為1L 的密閉容器中,隨著反應的進行,氣體混合物中n(H2)、n(NH3)與反應時間t的關(guān)系如下表;
t/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
n(H2)/mol | 6.00 | 4.50 | 3.60 | 3.30 | 3.03 | 3.00 | 3.00 |
n(NH3)/mol | 0 | 1.00 | 1.60 | 1.80 | 1.98 | 2.00 | 2.00 |
(1) 前10min 中利用N2表示的反應速率為________
(2) 該溫度下,此反應的平衡常數(shù)K=__________
(3) 該溫度下,若向同容積的另一容器中投入的N2、H2、NH3的濃度分別為3 mol·L-1、3 mol·L-1、3 mol·L-1,則此時v正_______v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(4) 該溫度下,在上述平衡體系中再通入2molNH3,一段時間后,達到新的平衡。此時c(H2)____ 4.5mo1/L(填“>”、“<”或“=”)。
(5) 由上表中的實驗數(shù)據(jù)計算得到“濃度-時間”的關(guān)系可用右圖中的曲線表示,表示c(N2)-t的曲線是______。在此溫度下,若起始充入4 mol Nz 和12 mol Hz,則反應剛達到平衡時,表示c(H2)-t的曲線上相應的點為_______。
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【題目】完成下列填空
(1) 2-溴丙烷的消去反應(化學方程式)______________________________________;
(2) 1,2-二溴乙烷的水解(化學方程式)_______________________________________;’
(3)二氫香豆素()常用作香豆素的替代品,鑒別二氫香豆素和它的一種同分異構(gòu)體()需要用到的試劑有:NaOH溶液、_________________;
(4)某烴類化合物A的質(zhì)譜圖表明其相對分子質(zhì)量為84,紅外光譜表明分子中含有碳碳雙鍵,核磁共振氫譜表明分子中只有一種類型的氫原子。則A的結(jié)構(gòu)簡式為______________________;A是否存在順反異構(gòu)體?________ (填“是”或者“否”)。
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【題目】A是一種重要的化工原料,A的產(chǎn)量可以用來衡量一個國家的石油化工水平。E是具有果香氣味的液體。A、B、C、D、E在一定條件下存在如下轉(zhuǎn)化關(guān)系(部分反應條件、產(chǎn)物被省略)。
請回答下列問題:
(1)丁烷是由石蠟油獲得A的過程中的中間產(chǎn)物之一,它的一種同分異構(gòu)體中含有三個甲基(),則這種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式是:___________________; D物質(zhì)中官能團的名稱是_______________。
(2)反應B→C的化學方程式為_____________________________。
(3)反應B+D→E的化學方程式為______________________;該反應的速率比較緩慢,實驗中為了提高該反應的速率,通常采取的措施有_______________(任寫一項)。
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