题目内容
(10分)甲醇是一种优质燃料,在工业上常用CO和H2合成甲醇,反应方程式为CO (g)+H2(g)
CH3OH(g)。已知:①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH1=-283.0 kJ/mol;②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH2=-241.8 kJ/mol;③CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-192.2 kJ/mol。回答下列问题:
(1)计算CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的反应热ΔH4=_________________。
(2)若在绝热、恒容的密闭容器中充入1 mol CO、2 mol H2,发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),下列示意图正确且能说明在进行到t1时刻为平衡状态的是________(填选项字母)。
(3)T1℃时,在一个体积为5 L的恒容容器中充入1 mol CO、2 mol H2,经过5 min达到平衡,CO的转化率为0.8。T1℃时,在另一体积不变的密闭容器中也充入1 mol CO、2 mol H2,达到平衡时CO的转化率为0.7,则该容器的体积______5 L(填“>、<或=”);T1℃时,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=____________。
(4)在T1℃时,在体积为5 L的恒容容器中充入一定量的H2和CO,反应达到平衡时CH3OH的体积分数与n(H2)/n(CO)的关系如图所示。温度不变,当n(H2)/n(CO)=2.5时,达到平衡状态,CH3OH的体积分数可能是图象中的________点。
(5)为了提高燃料的利用率可以将甲醇设计为燃料电池,写出KOH作电解质溶液时,甲醇燃料电池的负极反应式________________________________________________。
目前流行的关于生命起源假设的理论认为,生命起源于约40亿年前的古洋底的热液环境。这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构,如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等,这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应。某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时,设计了下列实验。【实验Ⅰ】硫的质量确定
按图连接装置,检查好装置的气密性后,在硬质玻璃管A中放入1.00 g铁硫簇结构(含有部分不反应的杂质),在试管B中加入50.00 mL 0.1000 mol•L-1的酸性KMnO4溶液,在试管C中加入品红溶液。通入空气并加热,发现固体逐渐转变为红棕色。待固体完全转化后将B中溶液转移至250 mL容量瓶,洗涤试管B后定容。取25.00 mL该溶液用0.01000 mol•L-1的草酸(H2C2O4)进行测定剩余KMnO4溶液浓度的滴定。记录数据如下:
滴定次数 | 待测溶液体积/mL | 草酸溶液体积/mL | |
滴定前刻度 | 滴定后刻度 | ||
1 | 25.00 | 1.50 | 23.70 |
2 | 25.00 | 1.02 | 26.03 |
3 | 25.00 | 0.00 | 24.99 |
相关反应:① 2MnO4- + 2H2O + 5SO22Mn2+ + 5SO42- + 4H+
② 2MnO4- + 6H+ + 5H2C2O42Mn2+ +10CO2↑+ 8H2O
【实验Ⅱ】铁的质量确定
将实验Ⅰ硬质玻璃管A中的残留固体加入稀盐酸中,充分搅拌后过滤,在滤液中加入足量的NaOH溶液,过滤后取滤渣,经充分灼烧得0.600 g固体。
试回答下列问题:
(1)检查“实验Ⅰ”中装置气密性的方法是_______________。
(2)滴定终点的判断方法是______________。
(3)试管C中品红溶液的作用是_______________;有同学提出,撤去C装置,对实验没有影响,你的看法是___(选填“同意”或“不同意”),理由是________________。
(4)根据实验Ⅰ和实验Ⅱ中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为___________________。
【问题探究】
滴定过程中,细心的小明发现该KMnO4颜色褪去的速率较平常滴定时要快得多。为研究快的原因,甲同学继续进行了下列实验,实验数据如下表:
编号 | 温度/℃ | 酸化的H2C2O4溶液/mL | KMnO4溶液/mL | 溶液褪色时间/s |
1 | 25 | 5.0 | 2.0 | 40 |
2 | 25 | 5.0(另加少量可溶于水的MnSO4粉末) | 2.0 | 4 |
3 | 60 | 5.0 | 2.0 | 25 |
(5)分析上述数据,滴定过程中反应速率较快的原因可能是_____________。