题目内容
【题目】2019年诺贝尔化学奖花落锂离子电池,美英日三名科学家获奖,他们创造了一个可充电的世界。像高能LiFePO4电池,多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜,主要作用是在反应过程中只让Li+通过。结构如图所示。
原理如下:(1x)LiFePO4+xFePO4+LixCnLiFePO4+nC。下列说法不正确的是( )
A.放电时,正极电极反应式:xFePO4+xLi++xe-=xLiFePO4
B.放电时,电子由负极经导线、用电器、导线到正极
C.充电时,阴极电极反应式:xLi++xe-+nC=LixCn
D.充电时,Li+向左移动
【答案】D
【解析】
放电为原电池原理,从(1x)LiFePO4+xFePO4+LixCnLiFePO4+nC可知,LixCn中的C化合价升高了,所以LixCn失电子,作负极,那么负极反应为:+nC,LiFePO4作正极,正极反应为:,充电为电解池工作原理,反应为放电的逆过程,据此分析解答。
A.由以上分析可知,放电正极上得到电子,发生还原反应生成,正极电极反应式:,A正确;
B.原电池中电子流向是负极导线用电器导线正极,放电时,电子由负极经导线、用电器、导线到正极,B正确;
C.充电时,阴极为放电时的逆过程,变化为,电极反应式:,C正确;
D.充电时,作为电解池,阳离子向阴极移动,向右移动,D错误;
答案选D。
【题目】以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
I:CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) △H=+206.0kJ·mol-1
II:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) △H=-129.0kJ·mol-1
(1)一定温度下,在容积2L且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物发生反应I,一段时间后达到平衡。
容 器 | 甲 | 乙 |
反应物投入量 | 1molCH4、1molH2O | a molCH4、a molH2O、b molCO、c molH2 |
经测定甲容器经过5min达到平衡,平衡后甲中气体的压强为开始的1.2倍,若要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则b的取值范围为__________。
(2)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入容积为10L的反应室,在一定条件下发生反应I,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。
①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示该反应的反应速率为______。
②100℃时反应I的平衡常数为____________。
(3)若在恒温恒压容器内进行反应II,下列能说明该反应达到平衡状态的有________(填序号)。
A.有2个H—H键生成的同时有 3个C—H键断裂
B.CO百分含量保持不变
C.容器中混合气体的压强保持不变
D.容器中混合气体的密度保持不变
(4)在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下,将amol CO与3amol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是__________(填序号)。
A.c(H2) 减少 B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.n(CH3OH) 增加 D.减小 E.平衡常数K增大