题目内容
7.(2)在标准状况下,由CO和CO2组成的混合气体6.72L,质量为11.6g.此混合物中CO的物质的量为0.1mol,混合气体的平均相对分子质量为38.7.
(3)甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用,工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有:
(i)CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3kJ•mol-1
(ii)CO(g)+2H2(g)?CH3OH (g)△H2=-90.1kJ•mol-1
(iii)2CO(g)+O2(g)?2CO2(g) )△H3=-566.0kJ•mol-1
用CH4和02直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g)△H=-251.61kJ/mol.
(4)甲醇/空气-KOH燃料电池广泛应用于笔记本电脑储能供能装置,电池工作原理如图所示.
①写出负极反应方程式CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
②电池工作过程中电解质溶液pH降低(填“升高”、“降低”、“不变”)
分析 (1)根据m=nM计算质量之比,分子数目之比等于其物质的量之比,同温同压下气体密度之比等于其相对分子质量之比,结合分子式计算氧原子数目之比,同温同压下气体体积之比等于物质的量之比;
(2)根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算混合气体总物质的量,再结合总质量列方程计算各自物质的量,根据$\overline{M}$=$\frac{{m}_{总}}{{n}_{总}}$计算平均相对分子质量;
(3)已知:(i)CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3kJ•mol-1
(ii)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2=-90.1kJ•mol-1
(iii)2CO(g)+O2(g)?2CO2(g) )△H3=-566.0kJ•mol-1
根据盖斯定律,i×2+2×ii+iii可得:2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g);
(4)①原电池负极发生氧化反应,甲醇在负极失去电子,碱性条件下生成碳酸根离子与水;
②反应本质是甲醇燃烧生成二氧化碳与水,二氧化碳与KOH反应生成碳酸钾与水,反应消耗KOH,电解质溶液碱性减弱.
解答 解:(1)2mol O3和 3mol O2的质量之比为2mol×48g/mol:3mol×32g/mol=1:1,分子数之比为2mol:3mol=2:3,同温同压下的密度之比为48:32=3:2,含氧原子数之比2mol×3:3mol×2=1:1,体积之比为2mol:3mol=2:3,
故答案为:1:1;2:3;3:2;1:1;2:3;
(2)混合气体总物质的量为$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol,
设CO和CO2的物质的量分别为xmol、ymol,则:
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.3}\\{28x+44y=11.6}\end{array}\right.$
解得x=0.1、y=0.2
混合气体平均相对分子质量为$\frac{11.6}{0.3}$=38.7,
故答案为:0.1mol;38.7;
(3)已知:(i)CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3kJ•mol-1
(ii)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2=-90.1kJ•mol-1
(iii)2CO(g)+O2(g)?2CO2(g) )△H3=-566.0kJ•mol-1
根据盖斯定律,i×2+2×ii+iii可得:2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g)△H=-251.61kJ/mol,
故答案为:2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g)△H=-251.61kJ/mol;
(4)①原电池负极发生氧化反应,甲醇在负极失去电子,碱性条件下生成碳酸根离子与水,负极电极反应式为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,
故答案为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
②反应本质是甲醇燃烧生成二氧化碳与水,二氧化碳与KOH反应生成碳酸钾与水,反应消耗KOH,电解质溶液碱性减弱,电池工作过程中电解质溶液pH降低,
故答案为:降低.
点评 本题考查物质的量计算、盖斯定律应用、原电池等,属于拼合型题目,注意对基础知识的理解掌握.
(1)图1表示CO(g)和H2(g)生成CH3OH(g)的反应过程中能量的变化(曲线a未使用催化剂,曲线b使用催化剂).写出该条件下该反应的热化学方程式:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-91 kJ/mol.
(2)为探究反应CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)的原理,在体积为1L的密闭容器A中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.
①从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=0.225mol/(L.min);CO2的转化率为75%.
②该温度下,反应达到平衡时,下列关系式正确的是a(填序号).
a.v正(CO2)=v逆(H2O(g)) b.$\frac{{P}_{起始}}{{P}_{平衡}}$=2 c.v正(H2)=v逆(CO2)d.$\frac{{P}_{起始}}{{P}_{平衡}}$=1.
③该温度下,反应的平衡常数=$\frac{16}{3}$.
④若在体积1L的密闭容器B中,充入2molCO2和6molH2,在与A相同的条件下达到平衡,则两容器中H2的转化率:A容器<B容器(填“<”“>”或“=”).
(3)工业上以CO2和H2为原料合成乙醇:2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(g),在一定压强下,测得的实验数据如下表:
| 温度(K) CO2转化率(%) n(H2)/n(CO2) | 500 | 600 | 700 | 800 |
| 1.5 | 45 | 33 | 20 | 12 |
| 2 | 60 | X | 28 | 15 |
| 3 | 83 | 62 | 37 | 22 |
②表中X的取值范围是33<X<60.
| A. | 钠加入水中:Na+2H2O═Na++2OH-+H2↑ | |
| B. | Al2(SO4)3溶液中加入过量Ba(OH)2溶液:2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-═2Al(OH)3↓+3BaSO4↓ | |
| C. | Cl2通入水中 Cl2+H2O?2H++ClO-+Cl- | |
| D. | 向浓盐酸中加二氧化锰:MnO2+4H++2Cl- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Mn2++2H2O+Cl2↑ |
下表列出了部分化合物的溶度积常数
| 物质 | Fe(OH)3 | Mn(OH)2 | Co(OH)2 | Ni(OH)2 | MnS | CoS | NiS |
| Ksp | 4.0×10-38 | 2.0×10-13 | 3.0×10-16 | 5.0×10-16 | 1.0×10-11 | 5.0×10-22 | 1.0×10-22 |
(2)写出氧化时反应的离子方程式MnO2+4H+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O.
(3)加氨水调节溶液的pH至5.0~6.0,滤渣Ⅱ的主要成分为Fe(OH)3(填化学式),若溶液的pH偏高,将会导致溶液中锰元素的含量降低.
(4)若除杂后,溶液中Co2+、Ni2+的浓度均为1.0×10-5 mol•L-1,则c(S2-)最大=10-17mol•L-1.
(5)电解时阴极电极反应式为Mn2++2e-=Mn.
| A. | 与铝粉反应放出H2的无色溶液:NO3-、Al3+、Na+、SO42- | |
| B. | 使红色石蕊试纸变蓝的溶液:SO42-、HCO3-、K+、Na+ | |
| C. | 中性溶液:Fe3+、Al3+、NO3-、SO42- | |
| D. | 常温下$\frac{c({H}^{+})}{c(O{H}^{-})}$=1×10-12的溶液:K+、AlO2-、CO32-、Na+、 |
| A. | 150ml 1mol/L的NaCl溶液 | B. | 150ml 3mol/LKCl溶液 | ||
| C. | 75ml 2mol/L的NH4Cl溶液 | D. | 50ml 1mol/lCuCl2溶液 |
| A. | 上述反应中,N2是还原剂,Al2O3是氧化剂 | |
| B. | 上述反应中,每生成1 mol AlN需转移3 mol电子 | |
| C. | AlN中氮元素的化合价为+3价 | |
| D. | AlN的摩尔质量为41 g |
| 实验操作 | 现象 | 离子方程式 |
| 向澄清石灰水中通入少量CO2气体 | ||
| 向硫酸溶液中投入少量Mg粉 | ||
| 向醋酸溶液中滴加NaOH溶液 | 无明显现象 |