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(8分)(2011·济南一模)海水中蕴藏着丰富的资源,人类需要的很多材料都来源于海水的综合利用。

(1)工业上用NaCl制备金属钠的化学方程式是____________________________________

________________________________________________________________________。

(2)实验室用惰性电极电解100 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液,若阴阳两极均得到112 mL气体(标准状况),则所得溶液的pH为________(忽略反应前后溶液的体积变化)。

(3)电解氯化钠溶液可制备“84消毒液”(主要成分是次氯酸钠),通电时氯气被溶液完全吸收。假设所得的消毒液仅含一种溶质,请写出相应的总化学方程式________________________________________________________________________。

(4)该小组同学认为,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为:_______________________________________________;

通过阴离子交换膜的离子数________(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。

②制得的氢氧化钾溶液从出口(填写“A”、“B”、“C”或“D”)________导出。

③请简述通电开始后,阴极附近溶液pH变化的原因:____________________。

④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃烧电池,则电池正极的电极反应式为_______________________________________________________。

 

【答案】

(1)2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑'(2)13

(3)NaCl+H2ONaClO+H2

(4)①4OH-4e===2H2O+O2↑'小于'②D

③H放电,促进水的电离,OH浓度增大

④O2+2H2O+4e===4OH

【解析】(1)工业上通过电解熔融氯化钠来制备钠。(2)电解氯化钠溶液的化学方程式为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,当阴阳两极均得到112 mL标准状况下的气体时,生成NaOH的物质的量为0.01 mol,此时溶液中c(OH)==0.1 mol/L,则pH=13。  (3)电解氯化钠溶液制备次氯酸钠可以分为两步,第一步:2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑;第二步:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。将两步合并即得:NaCl+H2ONaClO+H2↑。(4)电解K2SO4溶液时,阳极附近OH放电生成氧气,阴极附近是H放电生成氢气,由于装置中放置了离子交换膜在两极分别生成KOH和H2SO4,需在阳极室一侧放置阴离子交换膜,允许通过的是阴离子,即SO42和OH,阴极室一侧放置阳离子交换膜,允许通过的是阳离子,即K,H,由于SO42与K的个数比为1 ∶2,故通过阴离子交换膜的离子比通过阳离子交换膜的少。

 

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(8分)(2011·苏北四市调研)煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。

(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气,反应为:

C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)

ΔH=+131.3 kJ·mol-1

ΔS=+133.7 J·(K·mol)-1

①该反应能否自发进行与________有关;

②一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是________(填字母,下同)。

a.容器中的压强不变

b.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键

c.v(CO)=v(H2O)

d.c(CO)=c(H2)

(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:

实验

温度/

起始量/mol

平衡量/mol

达到平衡所

需时间/min

H2O

CO

H2

CO2

1

650

2

4

1.6

2.4

5

2

900

1

2

0.4

1.6

3

3

900

a

b

c

d

t

①实验1中以v(H2)表示的反应速率为_________________________________________。

②若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3min,则a、b应满足的关系是________(用含a、b的数学式表示)。

(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:

CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),右图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,下列措施中能使c(CH3OH)增大的是________。

a.升高温度

b.充入He(g),使体系压强增大

c.将H2O(g)从体系中分离出来

d.再充入1 mol CO2和3 mol H2

 

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