题目内容

【题目】实现碳及其化合物的相互转化,对开发新能源和降低碳排放意义重大。

1)已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H=x

已知:标准状态下,由最稳定的单质生成1mol化合物的焓变,称为该化合物的标准摩尔生成焓,几种物质的标准摩尔生成焓如下。则x=__kJ·mol1(标准摩尔生成焓:CH4(g)75kJ/molH2O(g)240kJ/molCO(g)110kJ/molH2(g)0kJ/mol)

2)为了探究温度、压强对反应(1)的影响,在恒温恒容下,向下列三个容器中均充入4molCH44molH2O

容器

温度/

体积/L

CH4平衡浓度/mol·L1

平衡时间/min

400

1

1.5

5.0

500

1

x

t1

400

2

y

t2

①平衡前,容器甲中反应的平均速率(H2)=__mol/(L·min);在一定条件下,能判断容器丙中的反应一定处于化学平衡状态的是__(填序号)

A3v(CH4)=v(H2) BCH4H2O的转化率相等

C.容器内压强保持不变 D.混合气体的密度保持不变

②平衡后,乙容器中CH4的转换率较丙低,其原因是__,其中t1__t2(“>” “<”“=”)

3pC是指极稀溶液中溶质物质的量浓度的负对数。已知常温下,H2CO3溶液中加入强酸或强碱后达到平衡时溶液中三种成分的pCpH图,据图

常温下,碳酸的一级电离常数Ka1的数量级为__;其中碳酸的Ka1>>Ka2,其原因是__

4)我国科学家根据反应CO2C+O2,结合电解池原理设计出了二氧化碳捕获与转化装置。该装置首先利用电解池中熔融电解质ZrO捕获CO2,发生的相关反应为:①CO2+O2=CO32,②2CO2+O2=C2O52,然后CO32在阴极转化为碳单质和__C2O52在阳极发生电极反应,其方程式为__

【答案】+205 1.5 AC 根据勒夏特列原理,容器乙因温度比丙高,平衡正向移动,因压强比丙大平衡逆向移动,但压强影响为主,乙的转化率比丙低 < 1×10-6 碳酸不带电,而碳酸氢根带一个单位的负电荷 O2 2C2O52+4e = O2↑+4 CO2

【解析】

C(s) + 2H2 (g) = CH4 (g) △H=75kJ/mol

O2(g) + H2 (g) = H2O(g) △H=240kJ/mol

C(s) + O2(g) = CO(g) △H=110kJ/mol

根据第3个方程减去第2 个和第1个方程得到CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H= + 205 kJ·mol1

平衡前,容器甲中反应的平均速率甲烷开始的浓度为4 mol·L1,平衡时的浓度为1.5 mol·L1,改变的浓度为2.5 mol·L1,则氢气的改变浓度为2.5mol·L1×3=7.5 mol·L1,则氢气的速率为A选项,3v(CH4)=v(H2),一正一逆符合条件,速率比等于计量系数比,因此A符合;B选项,CH4H2O的转化率相等,不能做为平衡的标志;C选项,该反应是体积增大的反应,当容器内压强保持不变,则达到平衡;D选项,密度等于质量除以体积,气体质量不变,容器体积不变,密度始终不变,因此混合气体的密度保持不变,不能作为判断平衡,因此AC正确。

平衡后,根据勒夏特列原理,容器乙因温度比丙高,平衡正向移动,因压强比丙大平衡逆向移动,但压强影响为主,乙的转化率比丙低,由于乙容器温度高于丙,因此达到平衡所需时间短,即t1<t2

⑶常温下,pH等于6时,碳酸浓度和碳酸氢根浓度相等,此时碳酸的一级电离常数Ka1的数量级为该点pH对应的氢离子浓度即1×10-6;其中碳酸的Ka1>>Ka2,其原因是碳酸不带电,易失去氢离子,而碳酸氢根带一个单位的负电荷,比较难失去氢离子。

CO32在阴极得到电子,C化合价降低得到碳单质和O2C2O52在阳极O失去电子发生氧化反应生成氧气和二氧化碳,其方程式为2C2O52+4e = O2↑+4 CO2

C(s) + 2H2 (g) = CH4 (g) △H=75kJ/mol

O2(g) + H2 (g) = H2O(g) △H=240kJ/mol

C(s) + O2(g) = CO(g) △H=110kJ/mol

根据第3个方程减去第2 个和第1个方程得到CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H= + 205 kJ·mol1,故答案为:+205

平衡前,容器甲中反应的平均速率甲烷开始的浓度为4 mol·L1,平衡时的浓度为1.5 mol·L1,改变的浓度为2.5 mol·L1,则氢气的改变浓度为2.5mol·L1×3=7.5 mol·L1,则氢气的速率为A选项,3v(CH4)=v(H2),一正一逆符合条件,速率比等于计量系数比,因此A符合;B选项,CH4H2O的转化率相等,不能做为平衡的标志;C选项,该反应是体积增大的反应,当容器内压强保持不变,则达到平衡;D选项,密度等于质量除以体积,气体质量不变,容器体积不变,密度始终不变,因此混合气体的密度保持不变,不能作为判断平衡,故答案为:1.5AC

平衡后,根据勒夏特列原理,容器乙因温度比丙高,平衡正向移动,因压强比丙大平衡逆向移动,但压强影响为主,乙的转化率比丙低,由于乙容器温度高于丙,因此达到平衡所需时间短,即t1<t2,故答案为:根据勒夏特列原理,容器乙因温度比丙高,平衡正向移动,因压强比丙大平衡逆向移动,但压强影响为主,乙的转化率比丙低;<

⑶常温下,pH等于6时,碳酸浓度和碳酸氢根浓度相等,此时碳酸的一级电离常数Ka1的数量级为该点pH对应的氢离子浓度即1×10-6;其中碳酸的Ka1>>Ka2,其原因是碳酸不带电,易失去氢离子,而碳酸氢根带一个单位的负电荷,比较难失去氢离子,故答案为:1×10-6;碳酸不带电,而碳酸氢根带一个单位的负电荷。

CO32在阴极得到电子,C化合价降低得到碳单质和O2C2O52在阳极O失去电子发生氧化反应生成氧气和二氧化碳,其方程式为2C2O52+4e = O2↑+4 CO2,故答案为:O22C2O52+4e = O2↑+4 CO2

练习册系列答案
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己知:25℃时,以0.1mol/L金属离子测定得到如下数据:

物质

CuS

Cu(OH)2

Ni(OH)2

NiS

Fe(OH)3

Ksp

6×10-36

3×10-19

pH

开始沉淀

4.7

7.2

1.9

沉淀完全

6.7

9.2

3.2

根据信息回答:

(1)步骤①常用热浓硫酸进行酸浸,写出酸浸时金属镍发生反应的化学方程式__________

(2)酸浸过程应控制酸的浓度、温度等条件,如图是镍的浸出率与温度的关系,温度高于100℃时,Ni2+浸出率降低的原因可能是______________

(3)滤液l中含有0.8mol/LNi2+、0.1mol/LFe3+、0.1mol/LCu2+,步骤②的连续操作过程需要先分离出铁元素、铜元素,再制得镍硫化合物。为达到此目的,应先加NaOH将溶液调节至_______(填pH的取值范围);再加_______(选填最佳试剂的序号)。当溶液中Ni2+开始形成NiS时,c(Cu2+)_______。(忽略溶液体积变化)

A.硝酸 B.氨水 C. A12S3 D.H2S

(4)步骤③生成的Ni(CO)4中碳的化合价与KCN中碳的化合价相同,则Ni(CO)4中Ni的化合价为______;工业上也常用NaClO氧化NiSO4,将制得的NiOOH热分解后进行还原得到Ni。ClO-在碱性条件下氧化Ni2+生成NiOOH的离子方程式为_____________

(5)步骤⑥的目的是降低铝含量、获得多孔状的“海绵镍铝催化剂”,从而增强对氢气的吸附性,步骤⑥的离子方程式为___________________

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