【題目】研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對(duì)建生態(tài)文明社會(huì)具有重要的意義。
(1)CO可用于煉鐵,已知:
Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH1=+489.0kJmol-1,
C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H2=+172.5kJmol-1
則CO還原Fe2O3(s)的熱化學(xué)方程式為____________________。
(2)分離高爐煤氣得到的CO與空氣可設(shè)計(jì)成燃料電池(以KOH溶液為電解液)。寫出該電池的負(fù)極反應(yīng)式:__________________。
(3)CO2和H2充入一定體積的密閉容器中,在兩種溫度下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),測(cè)得CH3OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化見圖1。
①線Ⅰ、Ⅱ?qū)?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KI______KⅡ(填“>”或“=”或“<”)。
②一定溫度下,在容積相同且固定的兩個(gè)密閉容器中,按如下方式加入反應(yīng)物,一段時(shí)間后達(dá)到平衡。
容器 | 甲 | 乙 |
反應(yīng)物投入量 | 1mol CO2、3mol H2 | a mol CO2、b mol H2、 c mol CH3OH(g)、c molH2O(g) |
若甲中平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始的0.8倍,要平衡后乙與甲中相同組分的體積分?jǐn)?shù)相等,且起始時(shí)維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則c的取值范圍為____________。
(4)利用光能和光催化劑,可將CO2和H2(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2,紫外光照射時(shí),在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4產(chǎn)量隨光照時(shí)間的變化見圖2。在0~15小時(shí)內(nèi),CH4的平均生成速率I、Ⅱ和Ⅲ從大到小的順序?yàn)?/span>_____________(填序號(hào))
(5)一種甲醇燃料電池,使用的電解質(zhì)溶液是2mol·L-1的KOH溶液。
請(qǐng)寫出加入(通入)b物質(zhì)一極的電極反應(yīng)式________________;每消耗6.4g甲醇轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為_______________。
(6)一定條件下甲醇與一氧化碳反應(yīng)可以合成乙酸。通常狀況下,將amol/L的醋酸與bmol/LBa(OH)2溶液等體積混合后,溶液中:2c(Ba2+)=c(CH3COO-),用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka為__________________。
【答案】 Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH= -28.5kJ·mol-1 CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O > 0.4<n(c)≤1mol Ⅱ>Ⅲ>I O2+4e-+2H2O=4OH- 1.2NA或1.2mol
【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律,由已知熱化學(xué)方乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的加減,據(jù)此計(jì)算;
(2)CO燃料電池中,負(fù)極上是CO發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng),據(jù)此書寫電極反應(yīng)式;
(3)①Ⅱ比Ⅰ的甲醇的物質(zhì)的量少,根據(jù)K=分析判斷;②根據(jù)平衡三部曲求出甲中平衡時(shí)各氣體的物質(zhì)的量,然后根據(jù)平衡后乙與甲中相同組分的體積分?jǐn)?shù)相等,且起始時(shí)維持反應(yīng)逆向進(jìn)行來(lái)判斷范圍;
(4)相同時(shí)間甲烷的物質(zhì)的量的變化量越大,表明平均速率越大,相同時(shí)間甲烷的物質(zhì)的量的變化量越小,平均反應(yīng)速率越小,據(jù)此分析解答;
(5)根據(jù)電子移動(dòng)的分析判斷出正負(fù)極,負(fù)極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極上氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng);根據(jù)電子與甲醇的物質(zhì)的量關(guān)系計(jì)算;
(6)通常狀況下,將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba(OH)2溶液等體積混合,溶液中溶質(zhì)為醋酸鋇和氫氧化鋇,反應(yīng)平衡時(shí),2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L,溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,溶液呈中性,根據(jù)醋酸電離平衡常數(shù)K=計(jì)算。
(1)①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ/mol;②C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ/mol;由①-②×3,得到熱化學(xué)方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol,故答案為:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol;
(2)CO燃料電池中,負(fù)極上是CO發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O,正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為:O2+4e-+2H2O=4OH-,故答案為:CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O;
(3)①平衡時(shí),Ⅱ比Ⅰ的甲醇的物質(zhì)的量少,則二氧化碳和氫氣的物質(zhì)的量越多,根據(jù)K=知,平衡常數(shù)越小,故KⅠ>KⅡ,故答案為:>;
② CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
初始(mol) 1 3 0 0
平衡(mol) 1-x 3-3x x x
甲中平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始時(shí)的0.8倍,即=0.8,解得x=0.4mol,依題意:甲、乙為等同平衡,且起始時(shí)維持反應(yīng)逆向進(jìn)行,所以全部由生成物投料,c的物質(zhì)的量為1mol,c 的物質(zhì)的量不能低于平衡時(shí)的物質(zhì)的量0.4mol,所以c的物質(zhì)的量為:0.4<n(c)≤1mol,故答案為:0.4<n(c)≤1mol;
(4)由圖2可知,在0~15h內(nèi),甲烷的物質(zhì)的量變化量為△n(Ⅰ)<△n(Ⅲ)<△n(Ⅱ),故在0~15h內(nèi),CH4的平均生成速率v(Ⅱ)>v(Ⅲ)>v(Ⅰ);故答案為:II>III>I;
(5)根據(jù)圖示可知,電子由a電極經(jīng)導(dǎo)線流向b電極,因此a為負(fù)極,b為正極,該電池負(fù)極是甲醇失電子生成碳酸鉀,正極上是空氣中的氧氣得到電子生成氫氧根離子,電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-;每消耗6.4g 甲醇的物質(zhì)的量==0.2mol,反應(yīng)中甲醇中的碳元素由-2價(jià)變成+4價(jià),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.2mol,故答案為:O
(6)通常狀況下,將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba(OH)2溶液等體積混合,溶液中溶質(zhì)為醋酸鋇和氫氧化鋇,反應(yīng)平衡時(shí),2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L,溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,溶液呈中性,醋酸電離平衡常數(shù)K===,故答案為:。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】準(zhǔn)確量取 25.00mL KMnO4溶液,可選用的儀器是 ( )
A.25mL 量筒B.25mL 滴定管
C.25mL 容量瓶D.有刻度的 50mL 燒杯
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】(1)將一定質(zhì)量的鋅粒投入100mL 18.5mol/L的濃硫酸中,待鋅粒完全溶解后,測(cè)得生成的H2和SO2共33.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),此時(shí)溶液中尚余0.1mol H+.計(jì)算可知:
①投入鋅粒的質(zhì)量為_____________g。
②生成的H2和SO2的物質(zhì)的量之比為_____________。
(2)取25.6 g Cu與一定量的某濃度的濃HNO3反應(yīng),當(dāng)銅完全溶解后,收集到產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積共11.2 L,則:
①消耗硝酸的物質(zhì)的量為_____________mol。
②NO的物質(zhì)的量為_____________mol,NO2的物質(zhì)的量為_____________mol。
③當(dāng)銅完全溶解時(shí),反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為_____________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知反應(yīng)H2(g) +I2(g)2HI(g)中,每生成2 mol HI時(shí)會(huì)有a kJ 的能量放出,又知有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下:
下列說(shuō)法正確的是
A. 1mol H2 的能量比2 mol H 的能量高
B. 將0.5 mol H2 與1mol I2(g)混合充分反應(yīng)后放出的熱量為0.5a kJ
C. H- I鍵的鍵能為0.5(a+b+c) kJ/mol
D. H +IHI 是吸熱變化
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】短周期元素R、X、Y、Z的原子序數(shù)依次遞增,R的無(wú)氧酸溶液能在玻璃容器上刻標(biāo)記;R和X能形成XR3型化合物,X在化合物中只顯一種化合價(jià);R和Z位于同主族,Y原子最外層電子數(shù)等于電子層數(shù)的2倍。下列有關(guān)推斷正確的是
A. R單質(zhì)和Z單質(zhì)均可與水發(fā)生反應(yīng)置換出O2
B. 上述元素形成的簡(jiǎn)單離子都能促進(jìn)水的電離平衡
C. YR6能在氧氣中劇烈燃燒
D. 元素對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)單離子的半徑:Y>Z>R>X
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【題目】配制一定物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液時(shí),造成所配溶液濃度偏低的原因是( )
A.未洗滌燒杯和玻璃棒
B.轉(zhuǎn)移溶液前溶液未冷卻至室溫
C.容量瓶未干燥
D.定容時(shí)俯視液面
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】周杰倫在歌曲《青花瓷》中唱到“簾外芭蕉惹驟雨,門環(huán)惹銅綠”,其中的銅綠指的是( )
A. Cu2(OH)2CO3 B. Cu(OH)2 C. CuO D. Cu2O
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】向一定量的Fe、Fe2O3和CuO混合物投入100 mL濃度2.2 mol/L的硫酸溶液中,充分反應(yīng)后生成896 mL標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體,得不溶物1.28 g,過(guò)濾后,溶液中陽(yáng)離子只有Fe2+,向?yàn)V液中加入2 mol/L的NaOH溶液,加至40 mL時(shí)開始出現(xiàn)沉淀,則濾液中FeSO4的物質(zhì)的量濃度為(設(shè)濾液體積為100 mL( )
A.2 mol/L B.1.8 mol/L C.1.9 mol/L D.無(wú)法計(jì)算
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【題目】一定溫度下,反應(yīng)N2O4(g) 2NO2(g)的焓變?yōu)?/span>ΔH,F(xiàn)將1mol N2O4充入一恒壓密閉容器中,下列示意圖能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是( )
A. ①②B. ②④C. ③④D. ①④
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