29.(17分)化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。
(1)蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观象冰的甲烷水合物固体。甲烷气体燃烧和水汽化的热化学方程式为:
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-802.3kJ·mol-1
H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol-1
则356g“可燃冰”(分子式为CH4·9H2O)释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水,放出的热量为 。
(2)熔融盐燃料电池具有很高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气体为正极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:正极反应式:
O2+2CO2+4e-=2CO2-3,负极反应式 。
(3)已知一氧化碳与水蒸气的反应为:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
①T℃时,在一定体积的容器中,通入一定量的CO(g)和H2O(g),发生反应并保持温度不变,各物质浓度随时间变化如下表:
T℃时物质的浓度(mol/L)变化
|
时间/min |
CO(g) |
H2O(g) |
CO2(g) |
H2(g) |
|
0 |
0.200 |
0.300 |
0 |
0 |
|
2 |
0.138 |
0.238 |
0.062 |
0.062 |
|
3 |
0.100 |
0.200 |
0.100 |
0.100 |
|
4 |
0.100 |
0.200 |
0.100 |
0.100 |
|
5 |
0.116 |
0.216 |
0.084 |
c1 |
|
6 |
0.096 |
0.266 |
0.104 |
c2 |
第5、6min时的数据是保持温度和体积不变时,改变某一条件后测得的。第4~5min之间,改变的条件是 。T℃时该化学反应的平衡常数是 。
②已知420℃时,该化学反应的平衡常数为9,如果反应开始时,CO(g)和H2O(g)的浓度都是0.01mol/L,则CO在此条件下的转化率为 。
③397℃时,该反应的化学平衡常数为12,请判断该反应的△H 0(填“>、=、<”)。
(4)燃料电池中产生的CO2气体可以用碱液吸水得到Na2CO3和NaHCO3。常温下向20mL0.1mol/LNa2CO3溶液中逐滴加入0.1mol/HCl溶液40mL,溶液中含碳元素的各种微粒(CO2因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如下图所示。根据图象回答下列问题:
![]()
①在同一溶液中,H2CO3、HCO-3、CO2-3(填:“能”或“不能”) 大量共存。②当pH=7时溶液中含碳元素的主要微粒为 ,此时溶液中c(HCO-3) c(Na+)(填“>、=、<”)。
28.(14分)I.通过火法冶金炼出的铜是粗铜,含杂质金、银、铁、锌等金属和少量矿物杂质(与酸不反应)。制作电器及其他仪器产品时必须要求是纯铜,为此以硫酸铜溶液为电解液,用电解的方法实现了粗铜的提纯。
表:几种物质形成沉淀时的pH
|
物质 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
Zn(OH)2 |
Cu(OH)2 |
|
开始沉淀时的pH |
7.6 |
2.7 |
5.7 |
4.7 |
|
完全沉淀时的pH |
9.7 |
3.7 |
8.5 |
7.3 |
(1)在精炼铜时,阴极电极反应方程式为 ;金、银以单质的形式沉积在电解槽 (填“阳极”或“阴极”)的槽底。
(2)在精炼铜的过程中,Cu2+浓度逐渐降低,c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大,所以需定时除去其中的Fe2+、Zn2+。甲同学设计了如下除杂流程:
![]()
|
a.氯水 b.高锰酸钾溶液 c.硝酸 d.双氧水
②操作①是 ,根据上表数据分析,除杂方案中能够除去的杂质金属阳离子是 (填化学式)。
II.重金属离子对河流海洋等会造成严重的污染。某化工厂产生的废水(pH=2.0,密度为1g·mL-1)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度约为0.01mol·L-1,排放前拟用沉淀法回收这两种金属,查找有关数据如下:
|
难溶电解质 |
AgI |
AgOH |
Ag2S |
PbI2 |
Pb(OH)2 |
PbS |
|
Ksp |
8.3×10-17 |
5.6×10-8 |
6.3×10-50 |
7.1×10-9 |
1.2×10-15 |
3.4×10-28 |
(1)你认为往废水中投入 (填字母序号)沉淀的效果最好。
a.NaOH b.Na2S c.KI d.Ca(OH)2
(2)如果用生石灰处理上述废水,使溶液的pH=8.0,处理后的废水中c(Pb2+)=
14.对于可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g);△H<0,下列的选项和图示相符的是 ( )
|
|
A |
B |
C |
D |
|
研究 目的 |
压强对反应的影响 |
温度对反应的影响 |
平衡体系增加N2对应的影响 |
催化剂对反应的影响 |
|
图示 |
|
|
|
|
13.根据下列实验现象,所得结论不正确的是 ( )
![]()
|
实验 |
实验现象 |
结论 |
|
A |
左烧杯中铁表面有气泡,右边烧杯中铜表面有气泡 |
金属活动性: Al>Fe>Cu |
|
B |
左边棉花先变橙色后颜色逐渐变浅,右边棉花先变蓝色后变无色 |
单质氧化性: Cl2>Br2>I2 |
|
C |
白色固体先变为淡黄色,后变为黑色 |
溶度积Ksp AgCl>AgBr>Ag2S |
|
D |
锥形瓶中有气体产生,烧杯中有液体有浑浊现象 |
元素非金属性: S>C>Si |