题目内容
【题目】甲醇可作为燃料电池的原料。CO2和CO可作为工业合成甲醇(CH3OH)的直接碳源,
(1)已知在常温常压下:
①CH3OH(l)+ O2(g)=CO(g) + 2H2O(g); ΔH=﹣355.0 kJ∕mol
②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44.0 kJ/mol
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:___________________________
(2)利用CO和H2在一定条件下可合成甲醇,发生如下反应:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),其两种反应过程中能量的变化曲线如下图a、b所示,下列说法正确的是__________
A.上述反应的ΔH=-91kJ·mol-1
B.a反应正反应的活化能为510kJ·mol-1
C.b过程中第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段为放热反应
D.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能和ΔH
E.b过程的反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段
(3)下列是科研小组设计的一个甲醇燃料电池,两边的阴影部分为a,b惰性电极,分别用导线与烧杯的m,n相连接,工作原理示意图如图:
①b极电极反应式为____________。
②在标准状况下,若通入112mL的O2,(假设烧杯中的溶液的体积为200mL,体积不变)最后反应终止时烧杯中溶液的pH为______。
(4)可利用CO2根据电化学原理制备塑料,既减少工业生产对乙烯的依赖,又达到减少CO2排放的目的。以纳米二氧化钛膜为工作电极,稀硫酸为电解质溶液,在一定条件下通入CO2进行电解,在阴极可制得低密度聚乙烯(简称LDPE)。
①电解时,阴极的电极反应式是________。
②工业上生产1.4×102kg的LDPE,理论上需要标准状况下________L的CO2。
【答案】CH3OH(l)+ O2(g) ===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.0 kJ/mol ACE CH3OH -6e-+3 CO32—== 4 CO2+2H2O 13 2n CO2 + 12nH+ + 12n e— ==
+ 4n H2O 2.24×105
【解析】
(1)已知在常温常压下:①CH3OH(l)+ O2(g)=CO(g) + 2H2O(g); ΔH=﹣355.0 kJ∕mol,②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol,③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44.0 kJ/mol,由盖斯定律可知,①+②× - ③×2得CH3OH(l)+
O2(g) ===CO2(g)+2H2O(l),由此计算ΔH;
(2)A.根据能量变化图分析,反应的焓变△H=正反应活化能-逆反应活化能;
B.a反应正反应的活化能为419KJ/mol;
C.图象曲线变化和能量变化可知b过程中第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段为放热反应;
D.催化剂加入改变反应历程,但不改变反应的热效应;
E.b过程的反应速率取决于反应活化能的大小,活化能越大反应速率越小;
(3)①得电子发生还原反应的电极为正极,失电子发生氧化反应的电极为负极,b电极上甲醇失电子发生氧化反应;
②根据图知,a为正极、b为负极,电解氯化钠溶液时,m为阳极、n为阴极,根据电解池反应式2NaCl+2H2OH2↑+Cl2+2NaOH,结合守恒法计算;
(4)①2nCO2→,碳的化合价从+4变为-2,每个C原子得到6个电子,则2nCO2总共得到12n个电子,根据电荷守恒书写该电极反应式;
②工业上生产1.4×104kg的LDPE,根据2nCO2~计算出需要二氧化碳的物质的量,然后根据V=nVm计算出需要标况下二氧化碳的体积。
(1)已知在常温常压下:①CH3OH(l)+ O2(g)=CO(g) + 2H2O(g); ΔH=﹣355.0 kJ∕mol,②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol,③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44.0 kJ/mol,由盖斯定律可知,①+②× - ③×2得CH3OH(l)+
O2(g) ===CO2(g)+2H2O(l),则ΔH=(﹣355.0 kJ∕mol)+(-566.0 kJ/mol)×
- (+44.0 kJ/mol)×2=-726.0 kJ/mol,甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+
O2(g) ===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.0 kJ/mol;
(2)A.上述反应的△H=(419-510)kJmol-1=-91kJmol-1,故A正确;
B.a反应正反应的活化能为419kJmol-1,故B错误;
C.图象曲线变化和能量变化可知,b过程中生成物能量高,则第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段生成物能量低于反应物,反应为放热反应,故C正确;
D.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能,加快反应速率,不改反应的△H,故D错误;
E.b过程中第Ⅱ阶段的活化能小于第Ⅰ阶段的活化能,反应速率慢,反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段,故E正确;
故答案为:ACE;
(3)①得电子发生还原反应的电极为正极,失电子发生氧化反应的电极为负极,所以a为正极、b为负极,b电极上甲醇失电子发生氧化反应生成二氧化碳,负极反应式为CH3OH -6e-+3 CO32—= 4 CO2+2H2O;
②根据图知,a为正极、b为负极,电解氯化钠溶液时,m为阳极、n为阴极,根据电解池反应式2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH,在标准状况下,若通入112mL的O2的物质的量为
=0.005mol,转移电子为0.005mol×4=0.02mol,电解池中每转移2mol电子生成2molNaOH,则电解后生成NaOH0.02mol,浓度为
=0.1mol/L,溶液pH=13;
(4)①2nCO2→,碳的化合价从+4变为-2,每个C原子得到6个电子,则2nCO2总共得到12n个电子,根据电荷守恒可得该电极反应式为:2nCO2+12e-+12nH+=
+4nH2O;
②工业上生产1.4×102kg的LDPE,根据2nCO2~LDPE可知,需要二氧化碳的物质的量为:×2n=1×104mol,理论上需要标准状况下CO2的体积是:22.4L/mol×1×104mol=2.24×105。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】在氮及其化合物的化工生产中,对有关反应的反应原理进行研究有着重要意义。
(1)t℃时,关于N2、NH3的两个反应的信息如下表所示:
化学反应 | 正反应活化能 | 逆反应活化能 | t℃时平衡常数 |
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H>0 | a kJ/mol | b kJ/mol | K1 |
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H<0 | c kJ/mol | d kJ/mol | K2 |
请写出t℃时氨气被一氧化氮氧化生成无毒气体的热化学方程式:______________________,t℃时该反应的平衡常数为__________ (用K1和K2表示)。
(2)工业合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)下图甲表示在一定体积的密闭容器中反应时,H2的物质的量浓度随时间的变化。图乙表示在其他条件不变的情况下,起始投料H2与N2的物质的量之比(设为x)与平衡时NH3的物质的量分数的关系。
①图甲中0~t1 min内,v(N2)=_____mol·L-1·min-1;b点的v(H2)正_____a点的v(H2)逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
②己知某温度下该反应达平衡时各物质均为1 mol,容器体积为1L,保持温度和压强不变,又充入3 mol N2后,平衡________(填“向右移动”“向左移动”或“不移动”)。
(3)①科学家研究出以尿素为动力的燃料电池新技术。用这种电池可直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水,又能发电。尿素燃料电池结构如图所示,写出负极电极反应式:________________________________________________。
②理论上电池工作时,每消耗标准状况下2.24 L O2时,可产生的电量为________ (法拉第常数为96500C/ mol)。
【题目】是工业上常用的硫化剂,已知
中硫元素显
价,它不稳定,在水中易发生岐化反应,易溶于有机溶剂。实验室常用
与纯净的氯气制备
。反应涉及到的几种物质的熔沸点如下:
物质 | ||||
沸点 | 47 | 77 | 137 | |
熔点 |
实验室利用下列装置制备(部分夹持仪器己略去):
回答下列问题:
(1)装置中b玻璃仪器的名称为_________;写出制备的化学方程式_________。
(2)D中采用热水浴加热的原因是 _________,反应结束后从锥形瓶内混合物中分离出产品的方法是______。
(3)实验过程中,若缺少C装置,则发现产品浑浊不清,出现该现象的原因化学方程式表示为______________。
(4)该实始装置设计存在缺陷,你的改进建议是 _________________________________。