题目内容
二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料气,其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气,也可用作燃烧电池的燃料,具有很好的好展前景。
(1)已知H2、CO和CH3OCH3的燃烧热(ΔH)分别为-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol,则工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为 。
(2)工业上采用电浮远凝聚法处理污水时,保持污水的pH在5.0,通过电解生成Fe(OH)3胶体,吸附不溶性杂质,同时利用阴极产生的H2,将悬浮物带到水面,利于除去。实验室以二甲醚燃料电池模拟该方法设计的装置如下图所示:![]()
①乙装置以熔融碳酸盐为电解质,稀土金属材料为电极。写出该燃料电池的正极电极反应式 ;下列物质可用做电池熔融碳酸盐的是 。
A.MgCO3 B.Na2CO3 C.NaHCO3 D.(NH4)2CO3
②写出甲装置中阳极产物离子生成Fe(OH)3沉淀的离子方程式: 。
③已知常温下Kap[Fe(OH)3]=4.0×10—38,电解一段时间后,甲装置中c(Fe3+)= 。
④已知:H2S的电离平衡常数:K1=9.1×10—8、K2=1.1×10—12;H2CO3的电离平衡常数:K1=4.31×10—7、K2=5.61×10—11。测得电极上转移电子为0.24mol时,将乙装置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中,下列各项正确的是
A.发生反应的离子方程式为:CO2+S2—+H2O=CO32—+H2S
B.发生反应的离子方程式为:CO2+S2—+H2O=HCO3—+HS—
C.c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS—)+c(S2—)]
D.c(Na+)+c(H+)=2c(CO32—)+2c(S2—)+c(OH—)
E.c(Na+)>c(HCO3—)>c(HS—)>c(OH—)
(1)3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)ΔH= -246.4kJ/mol
(2)①O2 + 4e—+2CO2 =2CO32—;B
② 4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+
③ 4.0×10—11mol/L ④B、C、E
解析试题分析:(1)根据盖斯定律可知:工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)ΔH=-246.4kJ/mol。(2)①以二甲醚为燃料的电池,通入燃料的电极为负极,通入O2的电极为正极。正极电极反应式O2 + 4e—+2CO2 =2CO32—。NaHCO3和(NH4)2CO3受热易分解,所以不能用熔融碳酸盐电解质。MgCO3和Na2CO3都是离子化合物,离子键前者大于后者,熔化需要消耗更多的能量,所以一般用Na2CO3来做熔融盐电池的电解质。 ②在甲装置中Al作阴极。Fe作阳极。阳极发生氧化反应:Fe-2e-=Fe2+. 然后发生反应:4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+。产生4Fe(OH)3沉淀,来吸附不溶性杂质,从而使水变得澄清。③在常温下Kap[Fe(OH)3] ="4.0×" 10—38,pH在5.0,c(OH-)=10-9mol/L, c(Fe3+)= Kap[Fe(OH)3]÷ c(OH-)3=4.0×10—38÷ (10-9)3= 4.0×10—11mol/L. ④在甲醚燃料电池中的负极发生的电极反应为::CH3OCH3+3H2O=2CO2+12e-+12H+。可见每转移6mol的电子,产生1÷mol的CO2气体,今转移电子0.24mol,所以产生CO2气体的物质的量为0.24mol÷6= 0.04mol.n(Na2S)=" 0.2L×" 0.2mol/L="0.04mol." 因此结合电离平衡常数二者发生反应的反应为CO2+S2—+ H2O=HCO3—+HS—。因此A错误。B正确。C.根据物料守恒可得c(Na+)=2c(S2—)(开始)=2[c(H2S)+ c(HS—)+c(S2—)]。正确。D. 根据电荷守恒可得:c(Na+)+c(H+)= 2c(CO32—)+2c(S2—)+ c(OH—)+c(HCO3—)+c(HS—).错误。E.根据二者之间的反应及物料守恒可得c(Na+)= c(HCO3—)(开始)+c(HS—)(开始). HCO3—和HS—都要发生水解反应,要消耗,因为电离平衡常数H2CO3>H2S。酸的电离常数越大,越容易电离,酸根离子水解程度就越小。即水解程度HCO3—<HS—。水解程度越大溶液中该离子的浓度就越小。所以c(HCO3—)>c(HS—)。水解使溶液显碱性。但盐水解总的来说是很微弱的,因此溶液中各离子的浓度关系为:c(Na+)>c(HCO3—)>c(HS—)>c(OH—)。正确。
考点:考查热化学方程式和离子方程式的书写、燃料电池、电解池的反应原理、离子浓度的大小比较。
大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化,将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
(1)O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成:
①I-(aq)+O3(g)=IO-(aq)+O2(g)ΔH1
②IO-(aq)+H+(aq)
HOI(aq)ΔH2
③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq)
I2(aq)+H2O(l)ΔH3
总反应的化学方程式为____________________,其反应热ΔH=__________。
(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I-(aq)
I3—(aq),![]()
其平衡常数表达式为______________。
(3)为探究Fe2+对O3氧化I-反应的影响(反应体系如图1),某研究小组测定两组实验中I3—浓度和体系pH,结果见图2和下表。
、
| 编号 | 反应物 | 反应前pH | 反应后pH |
| 第1组 | O3+I- | 5.2 | 11.0 |
| 第2组 | O3+I-+Fe2+ | 5.2 | 4.1 |
①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是______________________________。
②图1中的A为__________,由Fe3+生成A的过程能显著提高I-的转化率,原因是____________________________________________________________。
③第2组实验进行18 s后,I3—浓度下降,导致下降的直接原因有(双选)________(填字母序号)。
A.c(H+)减小 B.c(I-)减小 C.I2(g)不断生成 D.c(Fe3+)增加
(4)据图2,计算3~18 s内第2组实验中生成I3—的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)在固定容积的密闭容器中,进行如下化学反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H=—92.4kJ/mol,
其平衡常数K与温度T的关系如下表:
| T/K | 298 | 398 | 498 |
| 平衡常数K | 4.1×106 | K1 | K2 |
试判断K1 K2(填写“>” “ =”或“<”)。
(2)用2mol N2和3mol H2合成氨,三容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变,在其它条件相同的情况下,实验测得反应均进行到t min时N2的质量分数如图所示,此时甲、乙、丙三个容器中一定达到化学平衡状态的是 ,都达到平衡状态时,N2转化率最低的是 。
(3)NH3与CO2在120oC,催化剂作用下可以合成反应生成尿素:CO2 +2NH3
在密闭反应容器中,混合气体中NH3的含量变化关系如图所示
(该条件下尿素为固体)。则A点的正反应/速率
(4)已知下列热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H = -571.6kJ/mol
N2(g)+O2(g)
请写出用NH3还原NO的热化学方程式_ ;
(5)氨气在纯氧中燃烧,生成一种单质和水,试写出该反应的化学方程式____ 。科学家利用此原理,设计成氨气-氧气燃料电池,则通人氨气的电极是 (填“正极”或“负极”),在碱性条件下,通人氨气的电极发生的电极反应式为 。
科学家要研究跟碳元素及其化合物相关的很多课题。
(1)焦炭可用于制取水煤气。测得12g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时,吸收了131. 6kJ热量,该反应的热化学方程式是_________ 。
(2)工业上可用焦炭冶炼金属,若0.5mol碳完全与赤铁矿反应,得到0.6mol铁,同时生成2种常见气体,则该反应的化学方程式是_________。
(3)碳跟水蒸气制水煤气的反应是一个可逆反应,下列情况下能判断该反应一定达到平衡状态的是_________(选填编号.)。
| A.V正(H2O)=V正(H2) |
| B.容器中温度不再发生改变 |
| C.消耗nmolH2同时消耗nmolCO |
| D.容器中气体的总物质的量不随时间改变 |