题目内容

【题目】能源与人类的生存和发展息息相关,化学反应在人类利用能源的历史过程中充当重要的角色。回答下列问题:

(1)科学家最近研制出利用太阳能产生激光,使海水分解。太阳光分解海水时,光能转化为________能,水分解时断裂的化学键是________(填“离子键”或“共价键”)

(2)氢能是一种具有发展前景的理想清洁能源,氢气燃烧时放出大量的热。若断开1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ,断开1mol氧气中的化学键消耗的能量为Q2kJ,形成1mol水中的化学键释放的能量为Q3kJ,则下列关系正确的是____________

A.Q1+Q2<Q3 B.2Q1+Q2<2Q3

C.2Q1+Q2>2Q3 D.Q1+Q2>Q3

(3)下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________。

A.Fe+2FeCl3=3FeCl2 B.SO3+H2O=H2SO4

C.C+H2OCO+H2 D.Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4+2H2O

(4)美国NASA曾开发一种铁·空气电池,其原理如图所示,电池反应为:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2。

①电极a为原电池的________(填“正极”或“负极”),该极的电极反应式为______________________;电极b上发生________反应(填“氧化”或“还原”)。

②原电池工作一段时间后,若消耗铁22.4g,则电路中通过的电子数为________。

【答案】化学 共价键 B A 负极 Fe-2e—+2OH—=Fe(OH)2 还原 0.8NA或0.8×6.02×1023

【解析】

(1)利用太阳光分解海水生成氢气和氧气,水是共价化合物,含有共价键;

(2)放热反应,断裂化学键吸收的能量小于形成化学键释放的能量;

(3)放热的氧化还原反应能设计成原电池;

(4)①a电极,Fe→Fe(OH)2 ,铁失电子化合价升高;b电极,氧气得电子生成氢氧根离子;

②原电池工作时,铁元素化合价由0升高为+2;

(1)利用太阳光分解海水生成氢气和氧气,光能转化为化学能,水是共价化合物,含有共价键,水分解断裂的是共价键;

(2)放热反应,断裂化学键吸收的能量小于形成化学键释放的能量,2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol水,氢气燃烧时放出大量的热,所以2Q1+Q2<2Q3,选B;

(3)A.Fe+2FeCl3=3FeCl2,铁元素化合价改变,有电子转移,反应放出能量,能设计成原电池,故选A;

B.SO3+H2O=H2SO4,没有化合价改变,没有有电子转移,不能设计成原电池,故不选B;

C.C+H2OCO+H2,碳元素化合价改变,有电子转移,该反应吸收能量,不能设计成原电池,故不选C;

D.Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4+2H2O,没有化合价改变,没有有电子转移,不能设计成原电池,故不选D;

(4)①a电极,Fe→Fe(OH)2 ,铁失电子化合价升高,a极电子流出,为原电池负极,电极反应式是Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2;b电极,氧气得电子生成氢氧根离子,b极发生还原反应;

②原电池工作时,铁元素化合价由0升高为+2,若消耗铁22.4g,则电路中通过的电子数为0.8NA。

练习册系列答案
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(3)富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能,在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途。富勒烯(C60)的结构如下图所示,分子中碳原子轨道的杂化类型为_________;1 mol C60分子中σ键的数目为________。科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其晶胞如图所示,该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C60分子的个数比为________。

(4)继C60后,科学家又合成了Si60、N60,C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是______________。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键,且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构,则Si60分子中π键的数目为______个。

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【题目】(16分)工业上可以在恒容密闭容器中采用下列反应制备甲醇:

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

(1)下列情况可以作为判断反应达到平衡状态的依据的是(填序号) 。

A.生成CH3OH 的速率与消耗H2的速率之比为1︰2

B.混合气体的平均相对分子质量保持不变

C.混合气体的密度保持不变

D.体系内的压强保持不变

(2)下表所列数据为该反应在不同温度下的化学平衡常数:

温度/℃

250

300

350

K

2.041

0.270

0.012

①反应的平衡常数表达式为K= 。由上表数据判断,该反应的△H 0(填“>”、“=”或“<”)。升高温度,正反应速率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

②某温度下,将2molCO和6molH2充入一个容积为2L的密闭容器中,达到平衡时c(H2)=1.4mol/L,则CO的转化率为 ,此时的温度为 。

(3)欲提高CO的转化率,可采取的措施是 。(填序号)

A.升温

B.加入更高效的催化剂

C.恒容条件下充入CO

D.恒容条件下充入H2

E.恒容条件下充入氦气

F.及时移走CH3OH

(4)一定条件下,CO和H2在催化剂作用下生成1molCH3OH的能量变化为90.8kJ。该温度下,在三个容积相同的密闭容器中,按不同方式投料,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:

容器

甲

乙

丙

投料方式

1molCO、2molH2

1molCH3OH

2molCH3OH

平衡数据

C(CH3OH)/(mol/L)

c1

c2

c3

体系压强(Pa)

p1

p2

p3

反应的能量变化

akJ

bkJ

ckJ

原料转化率

α1

α2

α3

下列分析正确的是 。(填序号)

A.2c1<c3 B.2 p1<p3C.|a|+|b|=90.8 D.α1+α3>1

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