题目内容

以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐，电池总反应方程式为：C3H8 +5O2 = 3CO2+ 4H2O。
（1）已知： 2C3H8(g) + 7O2(g) =" 6CO(g)" + 8H2O(l)    ?H1              
C(s) + O2(g) = CO2 (g)                  ?H2        
2C(s) + O2(g) = 2CO(g)                 ?H3            
则C3H8(g) +5O2((g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) ?H=                 （用?H1、?H2、?H3表示）
（2）写出该电池正极的电极反应式：                               ，电池工作时CO32－移向      ；用该电池电解1000 mL 1mol/L的AgNO3溶液，此电解池的反应方程式为                        ；当电池消耗0．005 mol C3H8时,被电解溶液的pH为         （溶液体积变化忽略不计）。

（1）1/2?H1－3/2 ?H3＋3?H2
（2）O2＋2CO2＋4e－2CO32－；负极；
4AgNO3＋2H2O  4Ag＋O2↑＋4HNO3 ； 1

解析试题分析：（1）2C3H8(g) + 7O2(g) =" 6CO(g)" + 8H2O(l)    ?H1              ①
C(s) + O2(g) = CO2 (g)                  ?H2             ②
2C(s) + O2(g) = 2CO(g)                 ?H3              ③
则由盖斯定律 ①/2+3×②- 3/2×③    得到C3H8(g) +5O2((g) = 3CO2(g) + 4H2O(l)
?H=1/2?H1－3/2 ?H3＋3?H2；
（2）C3H8(g) +5O2((g) = 3CO2(g) + 4H2O(l)正极反应式O2＋2CO2＋4e－2CO32－；电池工作时CO32－阴离子移向负极。电解AgNO3溶液的方程式4AgNO3＋2H2O  4Ag＋O2↑＋4HNO3；当电池消耗0．005 mol C3H8时，转移的电子的物质的量是0．1 mol，已知4AgNO3＋2H2O  4Ag＋O2↑＋4HNO3中，e－H+ ，生成H+的物质的量是0．1 mol，c(H+)=0．1 mol/L, pH=1
考点：盖斯定律和电极反应式的书写

练习册系列答案
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化学反应中既有物质变化，又有能量变化，释放或吸收热量是化学反应中能量变化的主要形式之一。已知C(石墨)、H2(g)燃烧的热化学方程式分别为：
① C(石墨)+O2(g)＝CO(g)   ="-111.0" KJ·mol-1
② H2(g)+ O2(g) ＝H20(g)   ="-242.0" kJ·mol-1
③ C(石墨)+O2(g)＝CO2(g)     ="-394.0" kJ·mol-1    
请解答下列问题：    
（1）化学反应中有能量变化的本质原因是反应过程中有         的断裂和形成。上述三个反应都是          (填“吸热”或“放热”)反应。
（2）在热化学方程式中，需要标明反应物及生成物的状态的原因是                                                 ；在①中，02的化学计量数“1/2”是表示     (填字母)。
a．分子个数    b．物质的量    c．气体的体积
（3）反应2H20(g)＝2H2(g)+02(g)的=        KJ·mol-1。
（4）若C(金刚石)+02(g)＝C02(g)的="-395.0" kJ·mol-1，则稳定性：金刚石         (填“＞”、“＜”或“＝”)石墨。
（5）已知形成H20(g)中的2 mol H-O键能放出926.0 kJ的能量，形成1 mol 02(g)中的共价键能放出498.0 kJ的能量，则断裂1 mol H2(g)中的H-H键需要的能量         KJ。
（6）工业制氢气的一个重要途径是用CO(g)与H2O(g)反应生成C02(g)和H2(g)，则该反应的热化学方程式是                                                    。

(15分)能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关，怎样充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。
I．已知：Fe2O3(s)+3C(石墨) =2Fe(s)+3CO(g) △H=akJ·mol-1
CO(g)+1／2O2(g)= CO2(g) △H=bkJ·mol-1
C(石墨)+O2(g)=CO2(g) △H=ckJ·mol-1
则反应：4Fe(s)+3O2(g)= 2Fe2O3(s)的焓变△H=       kJ·mol-1。
Ⅱ．（1）依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是     (填序号)。
A．C(s)+CO2(g)=2CO(g)
B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
C．2H2O(l)= 2H2(g)+O2(g)
D．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)
若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应可以设计成一个原电池，请写出该原电池的电极反应。
负极：                                                ，
正极：                                                。
（2）二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。ClO2是一种黄绿色气体，易溶于水。实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料制备ClO2流程如下：

已知：电解过程中发生的反应为：
NH4Cl+2HClNCl3+3H2↑；假设NCl3中氮元素为+3价。
①写出电解时阴极的电极反应式                                            。
②在阳极上放电的物质(或离子)是           。
③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是         (填序号)
A．生石灰       B．碱石灰       C．浓H2SO4       D．水
④在生产过程中，每生成1mol ClO2，需消耗       mol NCl3。

二甲醚（CH3OCH3）是一种重要的精细化工产品，被认为是二十一世纪最有潜力的燃料[ 已知：CH3OCH3(g)+3O2(g)＝2CO2(g)+3H2O(1) △H＝－1455kJ/mol ]。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃。工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段：
①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚；2CH3OHCH3OCH3＋H2O
②合成气CO与H2直接合成二甲醚：3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)  △H＝－247kJ/mol
③天然气与水蒸气反应制备二甲醚。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下：

（1）写出CO(g)、H2(g)、O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式（结果保留一位小数）                                                。
（2）①方法中用甲醇液体与浓硫酸作用直接脱水制二甲醚，尽管产率高，但是逐步被淘汰的主要原因是                                        。
（3）在反应室2中，一定条件下发生反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)在密闭容器中达到平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是     。
A．低温高压    B．加催化剂    C．增加CO浓度    D．分离出二甲醚
（4）在反应室3中，在一定温度和压强条件下发生了反应：3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O (g) △H＜0反应达到平衡时，改变温度（T）和压强（P），反应混合物CH3OH“物质的量分数”变化情况如图所示，关于温度（T）和压强（P）的关系判断正确的是   （填序号）。

A．P3＞P2   T3＞T2       B．P2＞P4   T4＞T2
C．P1＞P3   T1＞T3       D．P1＞P4   T2＞T3
（5）反应室1中发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) △H＞0写出平衡常数的表达式：                          。如果温度降低，该反应的平衡常数                  。（填“不变”、“变大”、“变小”）
（6）如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。则a电极的反应式为：________________。

硫酸盐主要来自地层矿物质，多以硫酸钙、硫酸镁的形态存在。
（1）已知：①Na2SO4(s)=Na2S(s)+2O2(g) ；  ΔH1=" +1011.0" kJ · mol-1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ；   ΔH2=－393.5 kJ · mol-1
③2C(s)+O2(g)="2CO(g)" ；ΔH3=－221.0 kJ · mol-1 
则反应④Na2SO4(s)+4C(s)=Na2S(s)+4CO(g)；ΔH4=             kJ · mol-1，该反应能自发进行的原因是                              ；工业上制备Na2S不用反应①，而用反应④的理由是                                                       。
（2）已知不同温度下2SO2+O22SO3的平衡常数见下表。

温度（℃）
527
758
927
平衡常数
784
1.0
0.04
 
1233℃时，CaSO4热解所得气体的主要成分是SO2和O2，而不是SO3的原因是               。
（3）高温时，用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO2和SO3，此时反应的化学方程式是                     。
②将上述反应获得的SO2通入含PtCl42-的酸性溶液，可还原出Pt，则反应的离子方程式是                            。
③由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如图，则正极的电极反应式为          。

2012年始，雾霾天气无数次肆虐家乡邯郸。其中，燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△H＜0
①该反应平衡常数表达式                        
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是               （填代号）。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。
已知：Ⅰ CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g)　△H＝－867 kJ/mol
Ⅱ 2NO2(g)N2O4(g)  △H＝－56.9 kJ/mol
Ⅲ H2O(g) ＝ H2O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式：                   。
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL1mol/L食盐水,电解一段时间后，收集到标准状况下的氢气2.24L（设电解后溶液体积不变）.
①甲烷燃料电池的负极反应式：                                          。
②电解后溶液的pH=        (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)
③阳极产生气体的体积在标准状况下是       L

（1）请在下图所示分子的结构简式中用“*”标记出手性碳原子。若用该有机物进行核磁共振实验，所得核磁共振氢谱有________个峰，强度比为________。

（2）已知某硼烷相对分子质量为28，核磁共振氢谱有两个峰且强度比为1∶2，则该硼烷的分子式是________，已知该硼烷气体在空气中能剧烈燃烧生成三氧化二硼和水，且生成1 mol液态水可放出722 kJ的热量，请写出燃烧的热化学方程式：____________________________。

下图是一个乙醇燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：

（1）M电极的材料是        ，电极名称是         ，加入乙醇的铂电极的电极反应
式为                             。写出乙池中发生的化学反应的离子方程式：                  。
（2）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4．32g时，甲池中理论上消耗氧气为    L（标准状况下）；若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池中溶液的pH为      。
（3）若在常温常压下，1g C2H5OH燃烧生成CO2和液态H2O时放出29．71kJ热量。表示该反应的热化学方程式为                                          。
（4）甲烷也是一种很好的清洁能源。蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体。甲烷气体燃烧的热化学方程式为：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－890．3 kJ／mol。356g“可燃冰”(若分子式为CH4·9H2O)释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水．放出的热量为               kJ。

Ⅰ．将由Na＋、Ba2＋、Cu2＋、SO42－、Cl－组合形成的三种强电解质溶液，分别装入下图装置中的甲、乙、丙三个烧杯中进行电解，电极均为石墨电极。
接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液pH与电解时间t的关系如右上图（忽略因气体溶解带来的影响）。据此回答下列问题：

（1）在甲中烧杯中滴加酚酞，   极（填a或b）附近溶液会变红。
（2）写出乙烧杯中发生反应的化学方程式           。
（3）电极f上发生的电极反应式为           。
（4）若经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了8g，要使丙烧杯中溶液恢复到原来的状态，应进行的操作是           。
Ⅱ．工业上利用BaSO4制备BaCl2的工艺流程如下：

某活动小组的同学在实验室以重晶石（主要成分BaSO4）为原料，对上述工艺流程进行模拟实验。
（1）上述过程中，气体用过量NaOH溶液吸收得到Na2S。Na2S水溶液显碱性的原因是     。（用离子方程式表示）
（2）已知有关反应的热化学方程式如下：
BaSO4(s) +4C(s)4CO(g)+BaS(s) △H1 = +571.2kJ/mol      ①
C(s) +CO2(g)2CO(g)  △H2 = +172.5kJ/mol               ②
则反应BaSO4(s) +2C(s)2CO2(g) + BaS(s) △H3 =     
（3）在高温焙烧重晶石过程中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是     。

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