题目内容

氢是一种理想的绿色清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点．
（1）利用FeO/Fe3O4循环制氢，已知：
      H2O（g）+3FeO（s）═Fe3O4（s）+H2（g）△H=akJ?mol-1…（I）
      2Fe3O4（s）═6FeO（s）+O2（g）△H=bkJ?mol-1…（Ⅱ）    
①反应2H2O（g）=2H2（g）+O2（g）△H=
 
kJ?mol-1（用含a，b的代数式表示）．
②上述反应b＞O，要使该制氢方案有实际意义．从能源利用及成本的角度考虑，实现反应Ⅱ可采用的方案是
 
．
③反应（Ⅰ）：FeO平衡转化率与温度的关系如图1，则a=
 
0（填：“＞”、“＜”或“=”）
（2）Cu/CuCl热化学循环制氢如图2．

①步骤2是在500℃进行的，发生反应的化学方程式为
 
．
②步骤3是在图3所示的电解槽中进行的，阴极的电极反应式为
 
；电解总反应的方程式为
 
．
（3）氢能的运用．贮氢是关键技术之一，纳米晶体Mg2FeH6储氢材料具有贮氢容量大和价格低廉优势．Mg2FeH6可由Mg和Fe的粉末为原料在氢气气氛中反应加热球磨制得，该反应分两步进行，第一步反应为Mg+H2═MgH2，第二步反应的化学方程式为
 
．
考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理,转化率随温度、压强的变化曲线
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题
分析：（1）①利用盖斯定律计算反应热；
②可利用廉价清洁能源提供热能；
③根据图象FeO平衡转化率随温度升高而降低，说明升温平衡向正反应反应移动，故a＜0；
（2）①根据图象分析书写方程式；
②根据图象氯离子的移动方向判断阴阳极，再根据步骤3上的产物判断阴阳极产物；
（3）根据Mg2FeH6可由Mg和Fe的粉末为原料在氢气气氛中反应加热球磨制得，第一步反应为Mg+H2═MgH2，从组成上判断第二步反应的化学方程式．
解答： 解：（1）①已知H2O（g）+3FeO（s）?Fe3O4（s）+H2（g）△H=akJ/mol（Ⅰ）
2Fe3O4═6FeO（s）+O2g△H=bkJ/mol （Ⅱ），
利用盖斯定律，将（Ⅰ）×2+（Ⅱ）可得2H2O（g）═2H2（g）+O2（g）△H=（2a+b）kJ/mol，
故答案为：2a+b；
②b＞0，要使该制氢方案有实际意义，应给反应Ⅱ提供能量才能使反应发生，可利用廉价清洁能源提供热能或利用太阳能、地热能、生物能、核能等，
故答案为：用廉价清洁能源提供热能；
③根据图象FeO平衡转化率随温度升高而降低，说明升温平衡向正反应反应移动，故a＜0，故答案为：a＜0；
（2）①根据图象步骤2生成了CuCl和O2，故反应方程式为2Cu2OCl2
 500℃ 
.
 
4CuCl+O2↑，故答案为：2Cu2OCl2
 500℃ 
.
 
4CuCl+O2↑；
②根据图象氯离子的移动方向，则石墨为阳极，铜为阴极，再根据图象在阴极CuCl反应生成了氯离子，故阴极反应为CuCl+e-=Cl-+Cu；根据步骤3反应物为CuCl，产物为氯化铜和铜，所以总反应为：2CuCl
 通电 
.
 
CuCl2+Cu；
故答案为：CuCl+e-=Cl-+Cu；2CuCl
 通电 
.
 
CuCl2+Cu；
（3）根据Mg2FeH6可由Mg和Fe的粉末为原料在氢气气氛中反应加热球磨制得，第一步反应为Mg+H2═MgH2，从组成上判断还缺铁，故反应方程式为3MgH2+Fe
   △   
.
球磨
Mg2FeH6+Mg，故答案为：3MgH2+Fe
   △   
.
球磨
Mg2FeH6+Mg．
点评：本题考查了热化学中盖斯定律的应用、化学平衡以及电解池原理等信息题，看懂读懂图表并能提取到有用的信息是解答的关键．
练习册系列答案
相关题目
下列物质长期露置于空气中质量会减少的是（　　）
A、浓硫酸B、浓盐酸
C、稀硫酸D、浓氨水
制取乙酸乙酯的装置正确的是（其中B和D的玻璃导管插入到小试管内液面以下）（　　）
A、
B、
C、
D、
随着信息产业的高速发展和家用电器的普及，我国印刷电路板（PCB）的生产呈现急剧增长之势．废旧电路板的增多给我们带来了环境问题，目前我们台州大多采用32%～35%的FeCl3溶液溶解印刷线路板上的金属铜，从而进行对铜的回收和利用．经分析腐蚀废液中主要含有HCl、FeCl2和CuCl2等溶质．
（1）用32%～35%的FeCl3溶液溶解印刷线路板上的金属铜的原理是（用离子方程式表示）：
 
．
（2）工业上有多种回收腐蚀废液中铜的方法，下面是常用的两种方法：
Ⅰ、电化学方法回收腐蚀废液中铜，则阳极（石墨）上的电极反应式为：
 
．
Ⅱ、工业上也可以用铁粉回收腐蚀废液中的铜：
①用铁粉回收铜的实验操作为
 
．②科学家对铁置换铜工艺的研究如下：
分别用还原铁粉、废铁屑和废铁屑在超声波粉碎处理下置换铜，将置换出的铜粉放入250mL烧杯中，加入120mL 1.5mol?L-1的硫酸，水浴加热，控制温度在70℃，搅拌，在10、20、30、40、50、60min时，分别用吸管移取0.5g左右的铜于试管内，将上层清液倒回小烧杯中，用蒸馏水洗净试样，过滤，在105℃烘箱中烘干后测定铜粉中铁的含量．其结果如图：

已知a表示用还原铁粉置换铜的除铁效果，b表示用废铁屑置换铜的除铁效果，c表示用废铁屑在超声波下置换铜的除铁效果，你认为除铁效果最好的是
 
（填a、b或c），其原因是
 
．
（3）工业上也可用腐蚀废液生成CuCl2?2H2O，从而进行对废液的利用，其工艺流程如图：

已知：pH≥9.6时，Fe2+ 以Fe（OH）2的形式完全沉淀； pH≥6.4时，Cu2+ 以Cu（OH）2的形式完全沉淀； pH在3～4时，Fe3+ 以Fe（OH）3 的形式完全沉淀．
①试剂A最好应选用
 
．
a．浓硫酸       b．Cl2       c．NaClO　　　　　　d．NaOH溶液
理由是
 
．
②分析有关物质的溶解度曲线（如图），为了获得CuCl2?2H2O晶体，对滤液B进行的操作是：
 
、
 
，过滤得到产品．

③测定CuCl2?2H2O产品的质量分数可按下法：取2.000g产品，用水溶解后，加入60.00mL 0.4000mol?L-1的KI溶液（足量），充分反应后加入淀粉指示剂，用0.4000mol?L-1 Na2S2O3标准溶液滴定，耗去此标准液25.00mL时，刚好到达滴定终点．
已知：2Cu2++4I-=2CuI↓+I2    I2+2S2O32-=2I-+S4O62-此产品中CuCl2?2H2O的质量分数为
 
．
已知甲酸（HCOOH）是羧酸中组成最简单的酸，它具有羧酸的性质，在实验室里常用甲酸在浓硫酸的作用下制取少量一氧化碳，现用甲酸与甲醇反应制取甲酸甲酯来验证甲酸具有能发生酯化反应的性质，装置如图所示
回答下列问题：
（1）烧瓶中最可能发生的副反应的产物为CO和H2O反应的化学方程式：
 

（2）实验过程中选用的试剂及用品有浓硫酸、甲醇、甲酸还有
 
、
 
两种物质
（3）导管a不能伸入液面以下的理由是
 
长导管b的作用是
 
在实验过程中导管b
 
（填“能”或“不能”）直接与大气相通，理由为
 

（4）大试管中溶液的作用有溶解甲醇，吸收甲酸，还有
 

（5）若大试管中溶液是NaOH溶液，则收集到的产物比预期的少，其原因是
 
．
某溶液仅含Fe2+、Na+、Al3+、Ba2+、SO42-、NO3-、Cl-中的4种离子，所含离子的物质的量均为1mol．若向该溶液中加入过量的稀硫酸，有气体产生，且溶液中阴离子种类不变（不考虑水的电离和离子的水解）．回答下列问题：
（1）若向该溶液中加入过量的稀硫酸和KSCN溶液，现象是：
 

（2）写出向该溶液中加入过量的稀硫酸发生反应的离子方程式为：
 

（3）经分析，该溶液所含的4种离子是：
 

（4）判定另外3种离子不能存在的主要依据有三个：
①向该溶液中加入过量的稀硫酸，有气体产生，且溶液中阴离子种类不变、②所含离子的物质的量均为1mol，则③是
 
．
（5）若向该溶液中加入足量的NaOH溶液，将所得的沉淀过滤再灼烧，最后所得固体的质量为
 
g．
甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景．工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1=-116kJ?mol-1
（1）下列有关上述反应的说法正确的是
 
．
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b．一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c．保持容器体积不变，升高温度可提高CO的转化率
d．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产量
（2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律．图1是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系．
①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是
 
．

②利用图1中a点对应的数据，计算该反应在对应温度下的平衡常数K （写出计算过程）．
③在答题卡相应位置上画出：上述反应达到平衡后，减小体系压强至达到新的平衡过程中，正逆反应速率与时间的变化关系图2并标注．
（3）已知：CO（g）+
1
2
O2（g）=CO2（g）△H2=-283kJ?mol-1H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（g）△H3=-242kJ?mol-1则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为
 
．
制备液晶材料时经常用到有机物Ⅰ，Ⅰ可以用E和H在一定条件下合成：

请根据以下信息完成下列问题：
①A为丁醇且核磁共振氢谱有2种不同化学环境的氢；
②R-CH=CH2
①B2H
②H2O2/OH-
R-CH2CH2OH
③一个碳原子上连有两个羟基不稳定，易脱水形成羰基．
（1）B按系统命名法名称为：
 
．
（2）芳香族化合物F的分子式为C7H8O，苯环上的一氯代物只有两种，则F的结构简式为：
 
．
（3）C→D的反应条件为：
 
．
（4）A→B、G→H的反应类型为
 
、
 
．
（5）D生成E的化学方程式为
 
．E与H反应生成I的方程式为
 
．
（6）I的同系物K相对分子质量比I小28．K的结构中能同时满足如下条件：①苯环上只有两个取代基；②分子中不含甲基．共有
 
种（不考虑立体异构）．
试写出上述同分异构体中任意一种消耗NaOH最多的有机物结构简式
 
．
某化学兴趣小组在课外活动中，对某溶液进行了多次检测，得到的溶液组成可能为：KCl、K2SO4、Na2CO3、NaCl，请回答：
在检测时，为了确定溶液中存在硫酸根离子、碳酸根离子和氯离子：
首先，向溶液中滴加
 
溶液（填化学式），其目的是
 
；
其次，然后继续加入过量的该溶液，其目的是
 
；
第三，再向溶液中加入
 
溶液（填化学式），其目的是
 
；
第四，过滤，再向滤液中加入
 
溶液（填化学式），其目的是
 
．

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