题目内容
15.氢气是21世纪的新型能源.制氢的方法之一是以煤的转化为基础,部分反应如下:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ•mol-1
CaO(s)+CO2(g)?CaCO3(s)△H=-172kJ•mol-1
CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)△H=-187kJ•mol-1
(1)写出CO与H2生成CH4和水蒸气的热化学方程式CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g)△H=-228kJ•mol-1.
(2)某温度下,在10L密闭容器中投入CO2、H2和CaO,仅发生CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)和CaO(s)+CO2(g)?CaCO3(s)两个反应,部分物质的物质的量与时间的关系如表所示:
| 物质 N(mol) 时间(min) | CO2 | H2 | CaO |
| 0 | 0.50 | 1.00 | 0.40 |
| 2 | 0.35 | 0.60 | a |
| 6 | 0.20 | 0.20 | b |
| 8 | 0.20 | 0.20 | b |
②b=0.10
③反应到达平衡后,改变反应的某些条件,再次达到平衡时,不正确的是AC(填字母)
A.扩大容器体积c(H2)增大 B.升高温度,n(CO2)增大
C.充入少量H2,CaCO3质量减小 D.充入少量CO2,c(CH4)增大
④此温度下,反应CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)的化学平衡常数K=$\frac{2}{3}$.若向10L容器中投入CO2、H2和CH4各0.1mol,H2O(g)xmol,要使v正(CO2)>v逆(CO2),x的取值范围为0<x$<\root{4}{0.015}$
(3)若以CH4、O2组成燃料电池,在酸性条件下负极电极反应式为.当两极消耗3.36L气体(标准状况)时,将产生的气体(假设全部逸出)通入50mL2mol•L-1 NaOH溶液中,下列说法正确的是CD
A.反应过程中共转移电子1.2mol
B.所得溶液为Na2CO3和NaHCO3的混合溶液
C.c(Na+ )>c(CO32-)>c(OH- )>c(HCO3-)>c(H+)
D.c(OH-)=2c(H2CO3)+c(HCO3- )+c(H+ )
分析 (1)①CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ•mol-1
②CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)△H=-187kJ•mol-1,①+②得CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g)△H=-228kJ•mol-1据此进行分析;
(2)①据v=$\frac{△c}{△t}$进行计算;
②CaO(s)+CO2(g)?CaCO3(s)据此方程式,则CaO(s)和CO2(g)前系数都为1,0-6min内CO2(g)的物质的量变化了0.30mol,则CaO(s)的物质的量变化也为0.30mol,据此进行分析;
③A.扩大容器体积,相当于减小压强,向气体体积增大的方向进行,故向逆向进行则n(H2)增大,但是得不偿失,c(H2)减小;
B.升高温度,向吸热方向进行,故向逆反应方向进行,则n(CO2)增大;
C.充入少量H2,使体系压强增大,向气体体积减小的方向进行,故向正反应方向进行;
D.充入少量CO2,使体系压强增大,向气体体积减小的方向进行,故向正反应方向进行,故c(CH4)增大;
④据k=$\frac{c(C{H}_{4}){c}^{2}({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2}){c}^{4}({H}_{2})}$此进行计算;求出QC并确定想的范围;
(3)甲烷燃料电池,总的电极反应方程式为CH4+3O2═CO2+2H2O,
A.CH4+2O2═CO2+2H2O~8mole-
22.4×3 8
3.36 0.4,故反应过程中共转移电子0.4mol;
B.CH4+2O2═CO2+2H2O~8mole-
22.4×3 1
3.36 0.05,则n(CO2)=0.05mol,n(NaOH)=0.05L×2mol•L-1=0.1mol,据此确定溶液成分;
C.在一定条件下Na2CO3溶液存在水解平衡:CO32-+H2O?HCO3-+OH-,溶液显碱性,离子浓度大小为:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+);
D.根据物料守恒得2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)=c(Na+),根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+ )=c(OH-)+c(HCO3- )+2c(CO32-),据此进行分析.
解答 解:(1)①CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ•mol-1
②CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)△H=-187kJ•mol-1,①+②得CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g)△H=-228kJ•mol-1,
故答案为:CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g)△H=-228kJ•mol-1;
(2)①v(H2)=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.4mol}{10L}}{2min}$=0.02mol/L.min,
故答案为:0.02mol/L.min;
②CaO(s)+CO2(g)?CaCO3(s)据此方程式,则CaO(s)和CO2(g)前系数都为1,0-6min内CO2(g)的物质的量变化了0.30mol,则CaO(s)的物质的量变化也为0.30mol,故b=0.40mol-0.30mol=0.10mol,
故答案为:0.10;
③A.扩大容器体积,相当于减小压强,向气体体积增大的方向进行,故向逆向进行则n(H2)增大,但是得不偿失,c(H2)减小,故A错误;
B.升高温度,向吸热方向进行,故向逆反应方向进行,则n(CO2)增大,故B正确;
C.充入少量H2,使体系压强增大,向气体体积减小的方向进行,故向正反应方向进行,则CaCO3质量增加,故C 错误;
D.充入少量CO2,使体系压强增大,向气体体积减小的方向进行,故向正反应方向进行,故c(CH4)增大,故D正确;
故答案为:AC;
④CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)
开始(c) 0.05 0.1 0 0
变化 0.02 0.08 0.02 0.04
平衡 0.03 0.02 0.02 0.04
故化学平衡常数k=$\frac{c(C{H}_{4}){c}^{2}({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2}){c}^{4}({H}_{2})}$=$\frac{0.02×0.0{4}^{2}}{0.03×0.0{2}^{4}}$=$\frac{2}{3}$;要使v正(CO2)>v逆(CO2),则反应向正反应方向进行QC=$\frac{0.1×0.{1}^{2}}{0.1×{x}^{4}}$$<\frac{2}{3}$,故0<x$<\root{4}{0.015}$,
故答案为:$\frac{2}{3}$;0<x$<\root{4}{0.015}$;
(3)甲烷燃料电池,总的电极反应方程式为CH4+3O2═CO2+2H2O,
A.CH4+2O2═CO2+2H2O~8mole-
22.4×3 8
3.36 0.4,故反应过程中共转移电子0.4mol,故A错误;
B.CH4+2O2═CO2+2H2O~8mole-
22.4×3 1
3.36 0.05,则n(CO2)=0.05mol,n(NaOH)=0.05L×2mol•L-1=0.1mol,故n(NaOH):n(CO2)=2:1,
2 NaOH+CO2=Na2CO3+H2O,由方程式得,n(NaOH):n(CO2)=2:1,故溶液为Na2CO3,故B错误;
C.在一定条件下Na2CO3溶液存在水解平衡:CO32-+H2O?HCO3-+OH-,溶液显碱性,离子浓度大小为:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+),故C正确;
D.根据物料守恒得2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)=c(Na+)①,根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+ )=c(OH-)+c(HCO3- )+2c(CO32-)②,由①②整理得,c(OH-)=2c(H2CO3)+c(HCO3- )+c(H+ ),故D正确;
故答案为:CD.
点评 本题主要考查热化学方程式的书写,化学反应速率及平衡常数的计算,平衡移动的影响因素等,本题题目难度中等.
| A. | C2H2 | B. | CO2 | C. | BeCl2 | D. | SO2 |
| A. | NaH在水中显酸性 | |
| B. | NaH中氢离子半径比锂离子半径大 | |
| C. | NaH中氢离子可被还原为氢气 | |
| D. | Na与其它碱金属都必须保存在煤油中 |
| A. | Na2O2与CO2反应生成Na2CO3:Na2O2+CO2═Na2CO3+O2 | |
| B. | Na2CO3溶液呈碱性:CO32-+H2O?H2CO3+OH- | |
| C. | Na2CO3溶液除去CH3COOC2H5中的CH3COOH:CO32-+2H+═CO2↑+H2O | |
| D. | 饱和Na2CO3溶液处理水垢中的CaSO4:CO32-+CaSO4═CaCO3+SO42- |
| A. | Na2CO3 | B. | Na2O | C. | NaOH | D. | Na2CO3•10H2O |
下列说法错误的是( )
| A. | 物质X中所有碳原子可能在同一平面内 | |
| B. | 可用FeCl3溶液鉴别Z中是否含有X | |
| C. | 等物质的量的X、Z 分别与H2加成,最多消耗H2的物质的量之比为3:5 | |
| D. | 等物质的量的X、Y分别与NaOH反应,最多消耗NaOH的物质的量之比为1:2 |
| A. | 一定都是由质子、中子、电子组成的 | |
| B. | 质子数一定相同,质量数和中子数一定不相同 | |
| C. | 核电荷数和核外电子数一定相等 | |
| D. | 化学性质几乎完全相同 |
| A. | Cn(H2O)m | B. | (C2O3)n(H2O)m | C. | (C2H)n(H2O)m | D. | (CO)n(H2O)m |