题目内容

研究碳及其化合物的性质对促进低碳社会的构建具有重要意义。

 (1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通人体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下两组数据:

实验组

温度℃

起始量/mol

平衡量/mol

达到平衡所需时间/min

CO

H2O

H2

CO

1

650

4

2

1.6

2.4

6

2

900

2

1

0.4

1.6

3

①实验1中以CO2表示的反应速率为_____________(保留2位小数);

②该反应为___________(填“吸热”或“放热”)反应;

③实验2的平衡常数为___________________________。

(2)已知在常温常压下:

2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)  △H=-1451.6kJ/mol

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)   △H=-566.0kJ/mol

写出甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学方程式_______________________________。

(3)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,实验室用如图装置模拟该过程,其原理是:通电后,Co2+被氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把甲醇氧化成CO2而除去(Co3+的还原产物是CO2+)。

①写出阳极电极反应式_______________________________________________________________ ;

②写出除去甲醇的离子方程式__________________________________________________________。

 

【答案】

(12分)(1)①0.13mol/(L•min)(2分) ②放热(1分) ③(2分)

(2)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)  △H=-442.8kJ/mol (3分,方程式2分,数值1分)

(3)①Co2+-e=Co3+(2分) ②6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+(2分)

【解析】

试题分析:(1)①根据表中数据可知,氢气的物质的量变化量为1.6mol,因此根据反应的方程式可知,CO2的变化量也是1.6mol,其浓度是1.6mol÷2L=0.8mol/L,所以CO2表示的反应速率是v(CO2)=0.8mol/L÷6min=0.13mol/(L•min)。

②根据表中数据可知,实验1中CO的转化率为×100%=40%,实验2中CO的转化率为×100%=20%,因此实验1的转化率大于实验2。这说明温度升高平衡向逆反应方向移动,因此正反应放热。

③平衡时CO的物质的量为1.6mol÷2L=0.8mol/L,则:

             CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始浓度(mol/L)   1    0.5     0    0

转化浓度(mol/L)  0.2   0.2    0.2   0.2

平衡浓度(mol/L)  0.8   0.3     0.2   0.2

化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值.所以900℃时该反应平衡常数K==0.17。

(2)已知反应①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)  △H=-1451.6kJ/mol和反应②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)   △H=-566.0kJ/mol,则根据盖斯定律可知,(①-②)÷2即得CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l),所以该反应的反应热△H=(-1451.6kJ/mol+566.0kJ/mol)÷2=-442.8kJ/mol。

(3)①电解池中阳极失去电子,发生氧化反应。因此通电后,Co2+在阳极失去电子氧化成Co3+,所以阳极电极反应式为Co2+-e=Co3+

②以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而除去,自身被还原为Co2+,结合原子守恒与电荷守恒可知,该反应的离子方程式为6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+

考点:考查化学平衡、化学反应速率、平衡常数的计算;热化学方程式的书写;原电池和电解池的工作原理以及氧化还原反应方程式的书写等

 

练习册系列答案
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不同的金属在化学反应中表现出来的活泼程度不同,早在1812年瑞典化学家贝采里乌斯根据大量实验现象首先提出了金属活动顺序的概念,后来俄国化学家贝开托夫在大量实验和系统研究之后,于1865年发表了金属活动性顺序:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au.
(1)金属活动性顺序是学习“金属及其化合物”的重要工具,许多“金属及其化合物”的知识规律可以通过金属活动性顺序来掌握.例如,工业上冶炼金属,根据金属活动性顺序可以采用不同的冶炼方法.其中可以用“热分解法”冶炼的金属是
Hg
Hg
Ag
Ag

工业上又常用下列反应进行金属钾的冶炼:Na+KCl
 高温 
.
 
K↑+NaCl,似乎“违背”了金属活动性顺序,试解释钠能将更活泼的钾置换出来的原因
该反应为可逆反应,及时抽出钾蒸气,导致平衡不断正向移动
该反应为可逆反应,及时抽出钾蒸气,导致平衡不断正向移动

(2)在实践中发现还有许多化学事实“违背”金属活动性顺序,但这些“反常”现象都可以通过化学原理得到合理解释.某学生在做探究实验时,把锌粒投入1mol?L-1氯化铁溶液中,观察到如下实验现象:锌粒表面有一定量气泡产生,溶液颜色逐渐变浅,一段时间后溶液逐渐浑浊,试用相关反应方程式进行解释
Zn+2Fe3+═Zn2++2Fe2+
Zn+2Fe3+═Zn2++2Fe2+
3Zn+2Fe3++6H2O═2Fe(OH)3↓+3H2↑+3Zn2+[或Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+,Zn+2H+═Zn2++H2↑,或写化学方程式也可以]
3Zn+2Fe3++6H2O═2Fe(OH)3↓+3H2↑+3Zn2+[或Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+,Zn+2H+═Zn2++H2↑,或写化学方程式也可以]

(3)研究金属活动性顺序还可以指导对金属阳离子氧化性强弱的认识,工业上用氯化铁溶液腐蚀铜制电路板.
①请根据金属活动性顺序结合该反应原理,比较Cu2+、Fe3+、Fe2+的氧化性强弱
Fe3+>Cu2+>Fe2+
Fe3+>Cu2+>Fe2+

②请运用原电池原理设计实验验证Cu2+、Fe3+氧化性强弱的结论.
方案:
铜棒与碳棒用导线连接,再插入氯化铁溶液,发现有电流产生,铜棒不断溶解,溶液由黄色变为蓝色或蓝绿色
铜棒与碳棒用导线连接,再插入氯化铁溶液,发现有电流产生,铜棒不断溶解,溶液由黄色变为蓝色或蓝绿色
硫、氮及其化合物与人类的生活有着密切关系
ⅠNO分子因污染空气而臭名昭著.近年来,发现少量的NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能,而成为当前生命科学的研究的热点,NO亦被称为“明星分子”.请回答下列问题.
(1)NO的危害在于
ACD
ACD
(填标号).
A.破坏臭氧层           B.高温下能使一些金属氧化
C.造成酸雨            D.与人体血红蛋白结合
(2)在含Cu+离子的酶的活化中心中,亚硝酸根离子可转化为NO,写出Cu+和亚硝酸根离子(NO2-)在酸性水溶液中反应的离子方程式:
Cu++NO2-+2H+═Cu2++NO↑+H2O
Cu++NO2-+2H+═Cu2++NO↑+H2O

(3)已知NH3和Cl2会发生氧化还原反应,生成N2和NH4Cl.现用如图1所示的装置进行实验,打开分液漏斗的活塞,滴下浓氨水,至不再反应为止;关闭分液漏斗的活塞,待恢复到室温,打开止水夹,试管内液面上升至三分之二处.
①写出实验室制取氨气的化学方程式
Ca(OH)2+2NH4Cl═CaCl2+2NH3↑+2H2O
Ca(OH)2+2NH4Cl═CaCl2+2NH3↑+2H2O

②试管内发生反应的化学方程式是
8NH3+3Cl2═N2+6NH4Cl
8NH3+3Cl2═N2+6NH4Cl

③试管中发生的反应表明氨气具有
bc
bc
 (填标号).
a、氧化性     b、还原性     c、碱性     d、热不稳定性

Ⅱ(1)将SO2通入由CuSO4和NaCl混合的浓溶液中,溶液颜色变浅,析出白色沉淀,取该沉淀进行元素质量分数分析,知其中含Cl:35.7%,Cu:64.3%,则SO2在上述反应中的作用是
c
c
(填标号).
a.漂白剂       b.氧化剂       c.还原剂
(2)废印刷电路板上含有铜,以往的回收方法是将其灼烧使铜转化为氧化铜,再用硫酸溶解.现改用H2O2和稀硫酸浸泡废印刷电路板既达到上述目的,又保护了环境,试写出反应的离子方程式
Cu+2H++H2O2═Cu2++2H2O
Cu+2H++H2O2═Cu2++2H2O

(3)用上图2实验装置可以证明硫、碳、硅三种元素的非金属性强弱.则A、B、C所代表的物质的名称:A
H2SO4
H2SO4
,B
NaHCO3或Na2CO3
NaHCO3或Na2CO3
,C
Na2SiO3
Na2SiO3
填化学式).
硫、氮及其化合物与人类的生活有着密切关系
ⅠNO分子因污染空气而臭名昭著.近年来,发现少量的NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能,而成为当前生命科学的研究的热点,NO亦被称为“明星分子”.请回答下列问题.
(1)NO的危害在于______(填标号).
A.破坏臭氧层          B.高温下能使一些金属氧化
C.造成酸雨          D.与人体血红蛋白结合
(2)在含Cu+离子的酶的活化中心中,亚硝酸根离子可转化为NO,写出Cu+和亚硝酸根离子(NO2-)在酸性水溶液中反应的离子方程式:______.
(3)已知NH3和Cl2会发生氧化还原反应,生成N2和NH4Cl.现用如图1所示的装置进行实验,打开分液漏斗的活塞,滴下浓氨水,至不再反应为止;关闭分液漏斗的活塞,待恢复到室温,打开止水夹,试管内液面上升至三分之二处.
①写出实验室制取氨气的化学方程式______.
②试管内发生反应的化学方程式是______.
③试管中发生的反应表明氨气具有______ (填标号).
a、氧化性     b、还原性     c、碱性     d、热不稳定性

Ⅱ(1)将SO2通入由CuSO4和NaCl混合的浓溶液中,溶液颜色变浅,析出白色沉淀,取该沉淀进行元素质量分数分析,知其中含Cl:35.7%,Cu:64.3%,则SO2在上述反应中的作用是______(填标号).
a.漂白剂       b.氧化剂       c.还原剂
(2)废印刷电路板上含有铜,以往的回收方法是将其灼烧使铜转化为氧化铜,再用硫酸溶解.现改用H2O2和稀硫酸浸泡废印刷电路板既达到上述目的,又保护了环境,试写出反应的离子方程式______.
(3)用上图2实验装置可以证明硫、碳、硅三种元素的非金属性强弱.则A、B、C所代表的物质的名称:A______,B______,C______填化学式).

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