题目内容
(14分)碳、氮广泛的分布在自然界中,碳、氮的化合物性能优良,在工业生产和科技领域有重要用途。
(1)氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可由SiO2与过量焦炭在1300~1700oC的氮气流中反应制得:3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)
Si3N4(s)+6CO(g)。⊿H =-1591.2 kJ/mol,则该反应每转移1mole—,可放出的热量为 。
(2)某研究小组现将三组CO(g)与H2O(g)的混合气体分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,一定条件下发生反应:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),得到如下数据:
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① 实验Ⅰ中,前5min的反应速率v(CO2)= 。
②下列能判断实验Ⅱ已经达到平衡状态的是 。
a.容器内CO、H2O、CO2、H2的浓度不再变化 b.容器内压强不再变化
c.混合气体的密度保持不变 d.v正(CO) =v逆(CO2)
e.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
③若实验Ⅲ的容器是绝热的密闭容器,实验测得H2O(g)的转化率H2O%随时间变化的示意图如下图所示, b点v正 v逆(填“<”、“=”或“>”),t3~t4时刻,H2O(g)的转化率H2O%降低的原因是 。
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(3)利用CO与H2可直接合成甲醇,下图是由“甲醇-空气”形成的绿色燃料电池的工作原理示意图,写出以石墨为电极的电池工作时负极的电极反应式 ,利用该电池电解1L 0.5mol/L的CuSO4溶液,当消耗560mLO2(标准状况下)时,电解后溶液的pH= (溶液电解前后体积的变化忽略不计)。
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【答案】(每空2分,共14分)(1)132.6kJ (2)① 0.15mol·L-1·min-1 ②ad ③>、该反应达到平衡后,因反应为放热反应且反应容器为绝热容器,故容器内温度升高,反应逆向进行 (3)CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 、 1
【解析】(1)由方程式知在反应中C被氧化为CO,当有6molC参与反应时,转移12mole-,放出热量1591.2kJ,因此该反应每转移1mole—,可放出的热量为1591.2kJ /12=132.6 kJ。(2)①v(CO2)=v(H2)=1.5mol/(2L·5min)=0.15mol·L-1·min-1。②该反应反应前后气体物质的量、气体质量不变,因此无论反应是否平衡,容器内压强、混合气体平均相对分子质量以及混合气体密度均保持不变。③由图示知在c点(达到平衡)前,H2O的转化率一直升高,反应正向进行,故b点v正>v逆;由实验Ⅰ、Ⅱ平衡时数据可知随温度升高,反应平衡常数减小可知该反应为放热反应,故c~d段H2O的转化率降低的原因是:该反应正反应为放热反应,反应容器为绝热溶液,则容器内温度升高,反应达到平衡后逆向移动,导致H2O的转化率降低。(3)由图示该电池中有H+生成,且H+由负极移向正极可知电解质溶液为酸性,因此在负极CH3OH、H2O失电子氧化为CO2与H+,由此可写出电极反应式;由电子得失守恒知当消耗560mLO2(标准状况下)时,转移电子为0.1mol,故电解后溶液生成n(H+)=0.1mol,电解后溶液中c(H+)=0.1mol/L,故溶液pH=1。
用下列实验方案及所选玻璃容器(非玻璃容器任选)就能实现相应实验目的的是( )
| 实验目的 | 实验方案 | 所选玻璃仪器 | |
| A | 证明乙醇发生消去反应生成乙烯 | 将乙醇与浓硫酸混合加热到170℃,将产生的气体通入溴水 | 酒精灯、圆底烧瓶、导管、试管 |
| B | 证明HClO和CH3CO OH的酸性强弱 | 同温下用pH试纸测定浓度为0.1mol·L-1 NaClO溶液和0.1mol·L-1CH3COONa溶液的pH | 玻璃棒、玻璃片 |
| C | 检验蔗糖水解产物具有还原性 | 向蔗糖溶液中加入几滴稀硫酸,水浴加热几分 钟,再向其中加入新制的银氨溶液,并水浴加热 | 试管、烧杯、酒精灯、滴管 |
| D | 配制1 L 1.6%的CuSO4溶液(溶液密度近似为1g/mL) | 将25g CuSO4·5H2O溶解在975g 水中 | 烧杯、量筒、玻璃棒 |