题目内容
【题目】氢能源是最具应用前景的能源之一。
(1)氢氧燃料电池是一种高效无污染的清洁电池,用KOH溶液作电解质溶液,其负极反应式为_____________,理论上,正极消耗氧气2.8 L(标况下)时,电路中有__________mol e-通过。
(2)高纯氢的制备是目前的研究热点。可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制双控开关,可交替得到H2和O2。
①太阳能光伏电池是将光能转化为__________能。
②当连接K1时可制得____________气体。
③当连接K2时,电极2附近pH_________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
④当连接K2时,电极3作______极,其电极反应式为________________________。
【答案】H2-2e-+2OH-=2H2O 0.5 电 H2 变小 阴极 NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-
【解析】
(1)反应中氢气失电子化合价升高,与溶液中的氢氧根离子反应生成水;正极消耗氧气2.8 L,即0.125mol,化合价由0价变为-2价,转移电子物质的量为0.5mol;
(2) ①太阳能光伏电池是将光能转化为电能;
②当连接K1时,溶液中的氢离子得电子生成氢气;
③当连接K2时,电极2为阳极,溶液中的水失电子,生成氧气和氢离子;
④当连接K2时,电极3作阴极;得电子,由NiOOH变为Ni(OH)2。
(1)反应中氢气失电子化合价升高,与溶液中的氢氧根离子反应生成水,则电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O;正极消耗氧气2.8 L,即0.125mol,化合价由0价变为-2价,转移电子物质的量为0.5mol;
(2) ①太阳能光伏电池是将光能转化为电能;
②当连接K1时,溶液中的氢离子得电子生成氢气;
③当连接K2时,电极2为阳极,溶液中的水失电子,生成氧气和氢离子,附近pH变小;
④当连接K2时,电极3作阴极;得电子,由NiOOH变为Ni(OH)2,电极反应式为NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-。
【题目】碳和氮的化合物在生产生活中广泛存在。回答下列问题:
(1)三氯化氮(NCl3)是一种黄色、油状、具有刺激性气味的挥发性有毒液体,其原子均满足8e-结构。写出其电子式_________。氯碱工业生产时,由于食盐水中通常含有少量NH4Cl,而在阴极区与生成的氯气反应产生少量三氯化氮,该反应的化学方程式为_______。
(2)一定条件下,不同物质的量的CO2与不同体积的1.0 mol/L NaOH溶液充分反应放出的热量如下表所示:
反应 序号 | CO2的物质的量/mol | NaOH溶液的体积/L | 放出的热量 /kJ |
1 | 0.5 | 0.75 | a |
2 | 1.0 | 2.00 | b |
该条件下CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学反应方程式为:_______。
(3)利用CO可以将NO转化为无害的N2,其反应为:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),向容积均为1 L的甲、乙、丙三个恒温(反应温度分别为300 ℃、T ℃、300 ℃)容器中分别加入相同量NO和CO,测得各容器中n(CO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
t/min | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 |
n(CO)(甲容器)/mol | 2.0 | 1.5 | 1.1 | 0.8 | 0.8 |
n(CO)(乙容器)/mol | 2.0 | 1.45 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
n(CO)(丙容器)/mol | 1.00 | 0.80 | 0.65 | 0.53 | 0.45 |
①甲容器中,0~40 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=________。
②该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。
③丙容器达到平衡时,CO的转化率为________。
(4)如图是在酸性电解质溶液中,以惰性材料作电极,将CO2转化为丙烯的原理模型。
①太阳能电池的负极是________。(填“a”或“b”)
②生成丙烯的电极反应式是_________。
【题目】CO、H2是煤的气化产物,在生产生活中用途广泛。
(1)CO还原法处理大气污染物SO2
①2CO(g) + SO2(g) S(s)+2CO2(g) H = -270 kJ·mol-1,该反应的平衡常数表达式为__。
②在绝热恒容的密闭容器中进行上述反应,下列说法正确的是_____。
a 若混合气体密度保持不变,则已达平衡状态
b 达平衡后若再充人一定量CO2,平衡常数保持不变
c 分离出部分S,正、逆反应速率均保持不变,平衡不移动
d 从反应开始到平衡,容器内气体的压强保持不变
③向2 L恒温恒容密闭容器中通人2 mol CO、1 mol SO2,分别进行a、b、c三组实验。在不同催化剂件下发生反应:2CO(g) + SO2(g) S(s)+2CO2(g) H = -270 kJ·mol-1,反应体系总压随时间的变化如下表所示,则三组实验温度的大小关系是_____(用a、b、c表示),实验a从反应开始至45s达到平衡,则该过程反应速率v(SO2)__________(结果保留2位有效数字)。
0s | 40s | 45s | 60s | |
a | 175 | 142 | 140 | 140 |
b | 160 | 120 | 120 | 120 |
c | 160 | 130 | 125 | 120 |
(2)利用CO、H2可制备天然气,主要反应为:
CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) H1=-206.2 kJ·mol1;
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) H2 = -41.0 kJ·mol-1;
H2O(l) ═H2O(g) H3 =+44 kJ·mol-1 。
回答下列问题:
①反应CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(l) 的H4 = ________ kJ·mol-1。某温度下,分别在起始容积相同的恒压容器A、恒容容器B中加人1molCO2和4molH2的混合气体,两容器反应达到平衡后放出或吸收的热量较多的是__( 填“A”或“B")。
②在恒压管道反应器中按n(H2):n(CO) = 3:1通入原料气,在催化剂作用下制备合成天然气,400 ℃ p总为100 kPa时反应体系平衡组成如下表所示:
组分 | CH4 | H2O | H2 | CO2 | CO |
体积分数/% | 45.0 | 42.5 | 10.0 | 1.50 | 1.00 |
则该条件下CO的总转化率α=____。
③制备合成天然气采用在原料气中通入水蒸气来缓解催化剂积碳。
积碳反应为:反应I :CH4(g) C(s) + 2H2(g) H = +75 kJ·mol-1;
反应Ⅱ:2CO(g) C(s) + CO2(g) H = -172 kJ·mol-1,
平衡体系中水蒸气浓度对积碳量的影响如图所示,下列说法正确的是__。
A 曲线1在700 ~ 800℃积碳量减小的原因可能是反应Ⅱ逆向移动
B 曲线1在550 ~700℃积碳量增大的原因可能是反应I、Ⅱ的速率增大
C 曲线2、3在550 ~800℃积碳量较低的原因是水蒸气稀释作用使积碳反应速率减小
D 水蒸气能吸收反应放出的热量,降低体系温度至550℃以下,有利于减少积碳