题目内容
8.I.工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ•mol-1
将6mol CO2和8mol H2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如图1所示(实线).图中数据a(1,6)表示:在1min时H2的物质的量是6mol.
(1)a点正反应速率大于(填“大于”“等于”或“小于”)逆反应速率.其化学平衡常数K=$\frac{1}{2}{L}^{2}/mo{l}^{2}$
(2)仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示.曲线I对应的实验条件改变是升高温度,体积不变再充入3molCO2和4mol H2,H2O(g)的体积分数增大
(填“增大”“不变”或“减小”)
Ⅱ.某实验小组欲探究反应速率与温度的关系,现有1mol/L的KI溶液、0.1mol/L的H2SO4溶液、淀粉溶液,则实验时这几种试剂的加入顺序为:KI溶液、淀粉溶液、0.1mol/L的H2SO4溶液;
反应的方程式为4H++4I-+O2=2I2+2H2O
Ⅲ.粗镍样品中含Fe、Zn、Ag、Cu等四种金属杂质,为获得高纯度的镍,某兴趣小组同学拟用铅蓄电池为电源,粗镍及石墨为电极,电解硝酸镍溶液对粗镍进行提纯.(已知,氧化性:Fe2+<Ni2+<Cu2+)
(1)电解结束后,阳极附近产生的沉淀物的主要成分为Ag、Cu(填化学式).
(2)若按图2所示连接对铅蓄电池进行充电.充电一段时间后,B电极上的电极反应式为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-.充电完毕,铅蓄电池的正极是B极(填“A”或“B”).
(3)如用甲烷燃料电池为电源,在25℃、101kPa时,若CH4在氧气中直接燃烧生成1mol水蒸气放热401kJ,而l g水蒸气转化成液态水放热2.445kJ,则表示CH4燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.02kJ/mol.
分析 I.(1)a点时未到化学反应的平衡,此时反应向正反应方向进行着,因此v正>v逆,反应为CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),其平衡常数为$K=\frac{c({H}_{2}O)c(C{H}_{3}OH)}{{c}^{3}({H}_{2})c(C{O}_{2})}$,代入平衡浓度计算即可;
(2)仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化的关系,根据反应的焓变△H<0,反应向气体数减少的方向进行,结合常用的影响化学平衡的方法分析:改变压强,改变温度,增加物质的量等等;体积不变再充入3molCO2和4mol H2,增加了反应物浓度,使化学平衡向正反应方向移动;
II.KI溶液在硫酸提供的酸性环境下,被氧气氧化成单质碘,碘单质遇到淀粉变蓝,通常利用此性质检验碘,从而判断反应速率的快慢;
III.(1)电解池中,与电源正极相连的一极是阳极,阳极上发生的反应为物质失去电子被氧化,还原性越强的金属,优先失去电子被氧化,按照金属活动性顺序分析;
(2)B电极为阳极,阳极发生的反应是物质失去电子被氧化,按图2装置对铅蓄电池充电,则在阳极发生的反应是PbSO4失去电子,生成PbO2,于此写出电极反应式;B电极充电完成后,产物是PbO2,放电时,PbO2需要变成PbSO4,这一个过程Pb得到电子被还原,做原电池的正极;
(3)在25℃、101kPa时,若CH4在氧气中直接燃烧生成1mol水蒸气放热401kJ,而l g水蒸气转化成液态水放热2.445kJ,据此可以写出两个热化学方程式,根据盖斯定律求总反应方程式,即生成液态水时反应的焓变.
解答 解:I.(1)根据图象可知,在a点时,反应没有达到化学平衡,此时反应朝着正反应方向进行着,则有v正>v逆;发生的反应为:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),其反应的平衡常数为$K=\frac{c({H}_{2}O)c(C{H}_{3}OH)}{{c}^{3}({H}_{2})c(C{O}_{2})}$,平衡时,根据图象和反应的方程式可知,$c({H}_{2})=\frac{2}{2}=1mol/L$,$c(C{O}_{2})=\frac{6-6×\frac{1}{3}}{2}=2mol/L$,$c(C{H}_{3}OH)=\frac{6×\frac{1}{3}}{2}=1mol/L$,$c({H}_{2}O)=\frac{6×\frac{1}{3}}{2}=1mol/L$,分别代入平衡常数可求得$K=\frac{1mol×1mol}{(1mol/L)^{3}×2mol/L}=\frac{1}{2}{L}^{2}/mo{l}^{2}$.
故答案为:大于,$\frac{1}{2}{L}^{2}/mo{l}^{2}$;
(2)根据图象,已知反应CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),其焓变△H<0,反应向气体数减少的方向进行,即体系混乱度降低,则熵变△S<0,观察曲线1,达到平衡的时间缩短,且平衡时候向右进行的程度没有改变条件之前的大,可考虑改变的条件为升高温度;体积不变再充入3molCO2和4mol H2,增大了反应物浓度,化学平衡向正反应方向移动,生成更多的H2O(g),而容器体积不变,显然H2O(g)的体积分数增大.
故答案为:升高温度,增大;
II.KI溶液在硫酸提供的酸性环境下,被氧气氧化成单质碘,碘单质遇到淀粉变蓝,通常利用此性质检验碘,从而判断反应速率的快慢,所以应先加入淀粉溶液,后加入0.1mol/LH2SO4溶液,反应的离子方程式为:4H++4I-+O2=2I2+2H2O.
故答案为:淀粉溶液;0.1mol/LH2SO4溶液;4H++4I-+O2=2I2+2H2O;
III.(1)电解池中,与电源正极相连的一极是阳极,阳极上发生的反应为物质失去电子被氧化,还原性越强的金属,优先失去电子被氧化,已知氧化性:Fe2+<Ni2+<Cu2+,而粗镍样品中含Fe、Zn、Ag、Cu等四种金属杂质,金属离子的氧化性越强,则金属的还原性越弱,结合金属活动性顺序表,优先沉淀的应为Ag、Cu.故答案为:Ag、Cu;
(2)电解池中,与电源正极相连的一极是阳极,则B极为阳极,阳极发生的反应是物质失去电子被氧化,按图2装置对铅蓄电池充电,则在阳极发生的反应是PbSO4失去电子,生成PbO2,电极反应方程式为:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-;B电极充电完成后,产物是PbO2,放电时,PbO2需要变成PbSO4,这一个过程Pb得到电子被还原,做原电池的正极,因此B电极也是铅蓄电池原电池的正极.
故答案为:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-;B;
(3)如用甲烷燃料电池为电源,在25℃、101kPa时,若CH4在氧气中直接燃烧生成1mol水蒸气放热401kJ,此反应的热化学方程式为:①CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H1=-802kJ/mol,l g水蒸气转化成液态水放热2.445kJ,即$\frac{1}{18}mol$水蒸气转化为水放热2.445kJ,此反应的热化学方程式为:②H2O(g)=H2O(l)△H2=-44.01kJ/mol,表示CH4燃烧热的方程式为CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l),此反应可由①+②×2可得,则由盖斯定律,此反应的焓变为△H=△H1+2△H2=-802-2×44.01=890.02kJ/mol,因此表示CH4燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.02kJ/mol.
故答案为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.02kJ/mol.
点评 本题考查化学平衡的移动,平衡常数的计算,碘单质的检验,氧化还原反应,电解原理和原电池原理以及热化学方程式的书写.需注意,实验平衡常数需带单位计算.本题考查知识点综合,题目难度不大,是基础题.
| A. | a是Ag、b是Fe、c为AgNO3溶液 | B. | a是Fe、b是Ag、c为AgNO3溶液 | ||
| C. | a是Zn、b是Cu、c为稀H2SO4 | D. | a是Cu、b是Zn、c为稀H2SO4 |
| A. | AlCl3溶液和氨水 | B. | AlCl3溶液和CO2 | ||
| C. | NaAlO2溶液和盐酸 | D. | NaAlO2溶液和NaOH溶液 |
| A. | SiO2、Si、CsCl、NaCl、H2O、H2Se、H2S | B. | Si、SiO2、CsCl、NaCl、H2O、H2S、H2Se | ||
| C. | SiO2、Si、NaCl、CsCl、H2O、H2Se、H2S | D. | Si、SiO2、CsCl、NaCl、H2Se、H2S、H2O |
| A. | 稀品红溶液 | B. | 滴加过氧化氢溶液的BaCl2溶液 | ||
| C. | Ba(OH)2溶液 | D. | 溴水 |
| A. | c(Na+)>c(HRO3-)>c(H+)>c(RO32-)>c(OH-) | B. | c(Na+)+c(H+)=c(HRO3-)+c(RO32-)+c(OH-) | ||
| C. | c(Na+)=c(HRO3-)+(H2RO3)+2c(RO32-) | D. | 以上都不正确 |
| A. | 肯定有KNO3,可能还含有Na2CO3 | B. | 肯定有Na2CO3,肯定没有KNO3 | ||
| C. | 肯定没有Ba(NO3)2,可能有KNO3 | D. | 肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2 |
| A. | 电池工作时,Na+向电极1移动 | |
| B. | 电池工作时电极2附近溶液的pH减小 | |
| C. | 电池总反应为:4NH3+3O2=2N2+6H2O | |
| D. | 电极1发生的电极反应为:2NH3-6e-=N2+6H+ |
| 化学键 | H-H | H-Cl | H-Br | H-I |
| 键能KJ•mol-1 | 436.0 | 431.8 | 366 | 298.7 |
| A. | 氢气 | B. | 氯化氢 | C. | 溴化氢 | D. | 碘化氢 |