【題目】“低碳循環(huán)”引起各國(guó)的高度重視,而如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2,引起了全世界的普遍重視。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。

(1)在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO23 mol H2進(jìn)行上述反應(yīng)。測(cè)得CO2(g)CH3OH(g)濃度隨時(shí)間變化如圖所示。

0~10 min內(nèi),氫氣的平均反應(yīng)速率為____________,第10 min后,保持溫度不變,向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)1 mol H2O(g),則平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移動(dòng)。

②若已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-a kJ·mol1;

2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-b kJ·mol1;

H2O(g)===H2O(l) ΔH=-c kJ·mol1

CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH=-d kJ·mol1。

則表示CH3OH(l)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為______________________________________

(2)如圖,25 ℃時(shí)以甲醇燃料電池(電解質(zhì)溶液為稀硫酸)為電源來電解600 mL一定濃度的NaCl溶液,電池的正極反應(yīng)式為_________________________________。

在電解一段時(shí)間后,NaCl溶液的 pH 變?yōu)?/span>12(假設(shè)電解前后NaCl溶液的體積不變),則理論上消耗甲醇的物質(zhì)的量為________mol。

(3)(2)U形管內(nèi)電解后的溶液(假設(shè)NaCl溶液完全被電解)中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下89.6 mL CO2氣體,則所得溶液呈________(填“酸”“堿”或“中”)性,溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)?/span>______________________________。

【答案】0.225 mol·L1·min1 正向 CH3OH(l)+3/2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-(3b/2+2c-a-d) kJ·mol1 O2+4e+4H===2H2O 0.001 c(Na ) > c(HCO3-) > c(CO32-) > c(OH) > c(H)

【解析】

(1)①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率v=△c/△t計(jì)算,0~10min內(nèi),二氧化碳的平均反應(yīng)速率,向該容器中再充入1mol CO23mol H2,會(huì)使得壓強(qiáng)增大;

②應(yīng)用蓋斯定律解析。

(2)在甲醇燃料電池中,在正極放電的為氧氣,結(jié)合酸性的電解質(zhì)溶液,即寫出正極反應(yīng);NaCl溶液的pH值變?yōu)?/span>12,即可求出電解池中放電的H的物質(zhì)的量為0.03mol,即電解池的陰極得0.03mol電子,根據(jù)流經(jīng)四個(gè)電極的電量相等,從而得出消耗甲醇的量.

(3)通入 CO2 后,得到等濃度的 Na2CO3 和 NaHCO3 的混合溶液,CO32-的水解程度大于 HCO3 的水解程度,所以 c(Na)>c( HCO3 )>c(CO32-)>c(OH)>c(H)。

(1)①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率v=△c/△t計(jì)算,0~10min內(nèi),二氧化碳的平均反應(yīng)速率=(1.0mol·L-1-0.25mol·L-1)/10min=0.075mol/(L·min),所以氫氣的反應(yīng)速率是3×0.075mol/(L·min)=0.225mol/(L·min),向該容器中再充入1mol CO23mol H2,會(huì)使得壓強(qiáng)增大,所以再次達(dá)到平衡時(shí)CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)變大,平衡正向移動(dòng)。

②已知:(A)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-a kJ·mol1;

(B)2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-b kJ·mol1;

(C)H2O(g)===H2O(l) ΔH=-c kJ·mol1;

(D)CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH=-d kJ·mol1。

根據(jù)蓋斯定律:-(3B/2+2C-A-D) ,則表示CH3OH(l)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+3/2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-(3b/2+2c-a-d) kJ·mol1 。

(2)在甲醇燃料電池(電解質(zhì)溶液為稀硫酸)中,正極發(fā)生還原反應(yīng),即O2放電,根據(jù)電解質(zhì)溶液為酸性溶液,得出正極反應(yīng)為:O2+4e+4H=2H2O;

NaCl溶液的pH值變?yōu)?/span>12,即得出△n(OH)=(10-2-10-7)×0.6L=0.006mol=△n(H),根據(jù)電解池中陰極的電極反應(yīng)2H+2e=H2↑可知電解池的陰極得0.006mol電子.而流經(jīng)四個(gè)電極的電量相等,根據(jù)燃料電池的負(fù)極反應(yīng)CH3OH-6e+H2O=CO2+6H可知CH3OH~6e,故失0.006mol電子時(shí)消耗0.001mol甲醇.

(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下89.6 mL CO2氣體的物質(zhì)的量為:0.0896L/22.4L·mol-1=0.004mol,△n(OH)=(10-2-10-7)×0.6L=0.006mol,通入 CO2 后,得到等濃度的 Na2CO3 和 NaHCO3 的混合溶液,CO32-的水解程度大于 HCO3 的水解程度,所以 c(Na)>c( HCO3 )>c(CO32-)>c(OH)>c(H)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如下圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是

A. d為鋅塊,鐵片不易被腐蝕

B. d為鋅塊,鐵片上電極反應(yīng)為2H+2e==H2

C. d為石墨,鐵片腐蝕加快

D. d為石墨,石墨上電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e==4OH

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【題目】物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí),下列認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是

A.一定有新的物質(zhì)生成B.必然發(fā)生舊化學(xué)鍵斷裂,新化學(xué)鍵形成

C.原子的數(shù)目可能有變化D.必然伴隨著能量的變化

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【題目】一定溫度下,下列敘述是可逆反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在定容密閉容器中達(dá)到平衡的標(biāo)志的是 ( )

①NH3的生成速率與NH3的分解速率相等;

②單位時(shí)間內(nèi)amolN2生成,同時(shí)生成3amolH2;

③N2的濃度不再變化;

④混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化;

⑤混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化;

⑥用N2、H2、NH3的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為1:3:2;

⑦N2、H2、NH3的分子數(shù)目比為1:3:2;

A.②⑤ B.①③④⑤ C.②⑥⑦ D.⑤⑥

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】PbS鉛精礦(主要成分為PbS,含少量雜質(zhì))碳化法煉鉛是一種綠色工藝,其主要工藝流程如下:

回答下列問題:

(1)“轉(zhuǎn)化”是該工藝的關(guān)鍵,轉(zhuǎn)化時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2PbS+2(NH4)2CO3+O2+2H2O===2PbCO3+2S+4NH3·H2O。

①(NH4)2CO3在上述反應(yīng)中________(填字母)。

a.作氧化劑b.作還原劑c.既不作氧化劑也不作還原劑

②轉(zhuǎn)化時(shí),溫度對(duì)鉛轉(zhuǎn)化率的影響如圖1所示,則適宜的轉(zhuǎn)化溫度范圍為________

③有無FeS2對(duì)鉛轉(zhuǎn)化率的影響如圖2所示,說明FeS2在轉(zhuǎn)化中的作用是________。

(2)“溶解”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________________

(3)“電解”時(shí),陰極的電極反應(yīng)式為___________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】有科學(xué)家正在研究用碳與一氧化氮反應(yīng)處理環(huán)境問題

C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)△H

(1)實(shí)驗(yàn)方案中有下列措施:①采用加熱提高反應(yīng)速率,②使用催化劑提高反應(yīng)速率,③使用加壓提高NO轉(zhuǎn)化率,④使CO2轉(zhuǎn)化成干冰從體系用脫離,提高NO的轉(zhuǎn)化率,你認(rèn)為可行的是_________

(2)這個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式是_________________;

(3)在恒容恒溫密閉容器中,科學(xué)家得到下列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

時(shí)間(min)

濃度(mol/L)

NO

N2

CO2

0

0.100

0

0

10

0.058

0.021

0.021

20

0.040

0.030

0.030

30

0.040

0.030

0.030

反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K=_________________

(4)若在(3)的實(shí)驗(yàn)中30min時(shí)開始升溫,36min時(shí)達(dá)平衡,測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率變?yōu)?/span>50%,則該反應(yīng)的△H_______0(填“>”、“<”、“=”),判斷的理由是___________________

(5)若科學(xué)家在30min后改變了某一條件,反應(yīng)進(jìn)行到40min時(shí)達(dá)平衡濃度分別為c(NO)=0.032mol/L,c(N2)=0.034mol/L,c(CO2)=0.017mol/L,則改變的條件可能是______,判斷的依據(jù)是____________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】鹵族元素隨著原子核電荷數(shù)的增加,下列敘述不正確的是

A.原子半徑依次增大B.單質(zhì)的熔沸點(diǎn)逐漸升高

C.鹵離子的還原性逐漸減弱D.氫化物的熱穩(wěn)定性依次減弱

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【題目】是一種常見的綠色氧化劑,可由臭氧發(fā)生器(原理如圖)電解稀硫酸制得。下列說法錯(cuò)誤的是

A. 電極a為陰極

B. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,當(dāng)反應(yīng)時(shí)收集到混合氣體,的體積分?jǐn)?shù)為80%

C. 電解一段時(shí)間后b極周圍的下降

D. a極的電極反應(yīng)為

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】以NaBH4和H2O2作原料的燃料電池,可用作空軍通信衛(wèi)星。電池負(fù)極材料采用Pt/C,正極材料采用MnO2,其工作原理如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

A. 電池放電時(shí)Na+從a極區(qū)移向b極區(qū)

B. 電極b采用Pt/C,該極溶液的pH增大

C. 該電池a極的反應(yīng)為BH4-+8OH--8e-===BO2-+6H2O

D. 電池總反應(yīng):BH4- + 4H2O2 === BO2- + 6H2O

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