【題目】氫氣是一種清潔能源,氫氣的制取與儲(chǔ)存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
(1)熱分解法制氫。某溫度,H2O(g) H2(g)+1/2O2(g)。該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式K=_____
(2)熱化學(xué)循環(huán)制氫。制備H2的反應(yīng)步驟如下:
①Br2(g) + CaO(s) = CaBr2(s) + 1/2O2(g) ΔH=-73 kJ·mol-1
②3FeBr2(s) + 4H2O(g) = Fe3O4(s) + 6HBr(g) + H2(g) ΔH=+384 kJ·mol-1
③CaBr2(s) + H2O (g) = CaO(s) + 2HBr(g) ΔH=+212 kJ·mol-1
④Fe3O4(s)+8 HBr(g) = Br2(g) + 3FeBr2(s) + 4H2O(g) ΔH=-274 kJ·mol-1
則 H2O(g) H2(g)+1/2O2(g) ΔH =_________kJ·mol-1。
(3)光電化學(xué)分解制氫,鈦酸鍶光電極:4OH--4e- O2+2H2O,則鉑電極的電極反應(yīng)為_______。
(4)水煤氣法制氫。CO(g) + H2O(g) CO2(g)+ H2(g) ΔH <0,在850℃時(shí),K=1。
① 若升高溫度到950℃時(shí),達(dá)到平衡時(shí)K_________1(填“>”、“<”或 “=”)。
② 850℃時(shí),若向一容積可變的密閉容器中同時(shí)充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2 和x mol H2,若要使上述反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,則x應(yīng)滿足的條件是_________。
(5)甲烷制氫。將1.0 mol CH4和2.0 mol H2O (g)通入容積為100 L的反應(yīng)室,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CH4(g) + H2O (g)=CO (g) + 3H2(g)。測(cè)得達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5 min,CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則用H2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為_____。
(6)LiBH4具有非常高的儲(chǔ)氫能力,分解時(shí)生成氫化鋰和兩種非金屬單質(zhì)。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。
【答案】K= 249 2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-(或2H++2e-=H2↑) < x< 3 0.003 mol·L-1· min-1 2LiBH4=2 LiH+2B+3H2↑
【解析】
(1)依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的概念和化學(xué)方程式列式得到;
(2)依據(jù)蓋斯定律和熱化學(xué)方程式計(jì)算得到所需要的熱化學(xué)方程式;
(3)用原電池原理和電極書(shū)寫(xiě)方法寫(xiě)出,依據(jù)裝置圖分析反應(yīng)實(shí)質(zhì)是電解水;
(4)①反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向進(jìn)行,平衡常數(shù)減;
②若要使上述反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,濃度商小于平衡常數(shù)計(jì)算判斷;
(5)依據(jù)甲烷的消耗量計(jì)算甲烷的化學(xué)反應(yīng)速率,結(jié)合速率之比等于化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)之比計(jì)算得到氫氣表示的反應(yīng)速率;
(6)依據(jù)分解產(chǎn)物配平書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式。
(1) 某溫度下,H2O(g)H2(g)+O2(g),該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=;
(2)①Br2(g) + CaO(s) = CaBr2(s) + 1/2O2(g) ΔH=-73 kJ·mol-1,②3FeBr2(s) + 4H2O(g) = Fe3O4(s) + 6HBr(g) + H2(g) ΔH=+384 kJ·mol-1,③CaBr2(s) + H2O (g) = CaO(s) + 2HBr(g) ΔH=+212 kJ·mol-1,④Fe3O4(s)+8 HBr(g) = Br2(g) + 3FeBr2(s) + 4H2O(g) ΔH=-274 kJ·mol-1,則由蓋斯定律①+②+③+④得到: H2O(g) H2(g)+1/2O2(g) ΔH=(-73 kJ·mol-1)+(+384 kJ·mol-1)+(+212 kJ·mol-1)+(-274 kJ·mol-1)=+249kJ·mol-1;
(3) 鈦酸鍶光電極的電極反應(yīng)為4OH--4e-═O2+2H2O,圖分析可知反應(yīng)的原理是電解原理的應(yīng)用,實(shí)質(zhì)是電解水,所以鉑電極為陰極,氫離子得到電子生成氫氣,則鉑電極的電極反應(yīng)2H2O+2e-═H2↑+2OH-(或2H++2e-═H2↑);
(4)①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H<0,在850℃時(shí),K=1,反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高平衡逆向進(jìn)行,平衡常數(shù)減小,所以升高溫度到950℃時(shí),達(dá)到平衡時(shí)K<1;
②850℃時(shí),若向一容積可變的密閉容器中同時(shí)充入1.0mol CO、3.0mol H2O、1.0mol CO2 和x mol H2,若要使上述反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,說(shuō)明此時(shí)的濃度商小于平衡常數(shù),則Q==<1,解得:x<3;
(5)甲烷制氫。將1.0mol CH4和2.0mol H2O (g)通入容積為100L的反應(yīng)室,在一定條件下發(fā)生反應(yīng),測(cè)得達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min,CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,消耗甲烷物質(zhì)的量=1.0mol×50%=0.50mol,甲烷表示的反應(yīng)速率==0.001mol/Lmin,依據(jù)化學(xué)方程式:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g),甲烷和氫氣的反應(yīng)速率之比等于1:3,則用H2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為:0.003mol/Lmin;
(6) LiBH4具有非常高的儲(chǔ)氫能力,分解時(shí)生成氫化鋰和兩種非金屬單質(zhì),依據(jù)物質(zhì)組成分析,非金屬單質(zhì)只能是氫氣和硼單質(zhì),反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2LiBH4═2LiH+2B+3H2↑。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】目前碘酸鉀被廣泛應(yīng)用于食鹽加碘。一種由含碘廢水制取碘酸鉀的工藝如下:
(1)檢驗(yàn)“含碘廢水”中是否含有單質(zhì)I2,常用的試劑是______。
(2)通入SO2的目的是將I2還原為I-,該反應(yīng)的離子方程式為________。
(3)濾渣1的成分為______。(寫(xiě)化學(xué)式)
(4)“制KIO3溶液”時(shí),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________。
(5)KCl、KIO3的溶解度曲線如圖所示。由上述流程中制得的KIO3溶液得到KIO3晶體的方法為____。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】甲、乙兩同學(xué)為探究與可溶性鋇的強(qiáng)酸鹽能否反應(yīng)生成白色BaSO3沉淀,用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持裝置和A中加熱裝置已略,氣密性已檢驗(yàn))。
實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象:
操作 | 現(xiàn)象 |
關(guān)閉彈簧夾,滴加一定量濃硫酸,加熱 | A中有白霧生成,銅片表面產(chǎn)生氣泡,B中有氣泡冒出,產(chǎn)生大量白色沉淀,C中產(chǎn)生白色沉淀,液面上放略顯淺棕色并逐漸消失 |
打開(kāi)彈簧夾,通入N2,停止加熱,一段時(shí)間后關(guān)閉 | |
從B、C中分別取少量白色沉淀,加稀鹽酸 | 尚未發(fā)現(xiàn)白色沉淀溶解 |
(1)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________。
(2)C中白色沉淀是_______,該沉淀的生成表明SO2具有_______性。
(3)C中液面上方生成淺棕色氣體的化學(xué)方程式是______。
(4)分析B中不溶于稀鹽酸的沉淀產(chǎn)生的原因,甲認(rèn)為是空氣參與反應(yīng),乙認(rèn)為是白霧參與反應(yīng)。
①未證實(shí)各自的觀點(diǎn),在原實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上:甲在原有操作之前增加一步操作,該操作是____;乙在A、B間增加洗氣瓶D,D中盛放的試劑是______。
②進(jìn)行實(shí)驗(yàn),B中現(xiàn)象:
甲 | 大量白色沉淀 |
乙 | 少量白色沉淀 |
檢驗(yàn)白色沉淀,發(fā)現(xiàn)均不溶于稀鹽酸。結(jié)合離子方程式解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象異同的原因:___。
(5)合并(4)中兩同學(xué)的方案進(jìn)行試驗(yàn)。B中無(wú)沉淀生成,而C中產(chǎn)生白色沉淀,由此得出的結(jié)論是_____。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】芝加哥伊利諾伊大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種可用于商業(yè)化的新型鋰金屬電池,電池結(jié)構(gòu)如圖所示: 電池工作時(shí),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
B. 負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Li- e-= Li+
C. 該電池可用LiOH溶液作電解質(zhì)
D. 電池工作時(shí),電路中每流過(guò)1 mol電子,正極增重7g
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】25℃時(shí),在20 mL 0.1 mol·L-1一元弱酸HA溶液中滴加0. 1 mol· L-1 NaOH溶液,溶液中1g[c(A-)/c(HA)]與pH關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是
A. A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液中:c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-)
B. 25℃時(shí),HA酸的電離常數(shù)為1. 0× 10-5.3
C. B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的NaOH溶液體積為10 mL
D. 對(duì)C點(diǎn)溶液加熱(不考慮揮發(fā)),則c(A-)/[c(HA)c(OH-)]一定增大
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】多尺度復(fù)雜化學(xué)系統(tǒng)模型可以用量子化學(xué)計(jì)算小區(qū)間內(nèi)(如生物固氮時(shí)固氮酶中)的化學(xué)反應(yīng)。
(1)固氮酶有鐵蛋白和鉬鐵蛋白兩種,它們不僅能夠催化N2還原成NH3,還能將環(huán)境底物乙炔催化還原成乙烯。
①乙炔是__________(填“非極性”或“極性”)分子。
②碳負(fù)離子CH3-的立體構(gòu)型為____________。
③根據(jù)等電子原理,NO+的電子式為________________。
(2)釩可用于合成電池電極,也可用于人工合成二價(jià)的釩固氮酶(結(jié)構(gòu)如圖a)。
①V2+基態(tài)時(shí)核外電子排布式為____________________________________________。
②釩固氮酶中釩的配位原子有_____________________________(填元素符號(hào))。
(3)煙酰胺(結(jié)構(gòu)如圖b)可用于合成光合輔酶NADPH,煙酰胺分子中氮原子的雜化軌道類型有_______________________,1 mol該分子中含σ鍵的數(shù)目為________。
(4)12 g石墨烯(結(jié)構(gòu)如圖c)中含有的正六邊形數(shù)目約為________;請(qǐng)你預(yù)測(cè)硅是否容易形成類似石墨烯的結(jié)構(gòu),并說(shuō)明理由:___________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,下列說(shuō)法正確的是
A. 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,11.2L HF含有的分子數(shù)目為0.5NA
B. 高溫下,16.8 g Fe與足量水蒸氣完全反應(yīng)失去0.8NA個(gè)電子
C. 常溫下,0.2 L 0.5 mol·L-1 NH4NO3溶液中含有的氮原子數(shù)小于0.2NA
D. 18g葡萄糖(C6H12O6)分子含有的羥基數(shù)目為0.6NA
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】硫酸生產(chǎn)中存在爐氣轉(zhuǎn)化反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。研究發(fā)現(xiàn),SO3的體積分?jǐn)?shù)隨溫度(T)的變化如曲線I所示。下列判斷正確的是
A.該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B.反應(yīng)達(dá)到B點(diǎn)時(shí),2υ正(O2)=υ逆(SO3)
C.曲線I上A、C兩點(diǎn)反應(yīng)速率的關(guān)系:υA>υC
D.已知V2O5的催化效果比Fe2O3好,若I表示用V2O5作催化劑時(shí)的曲線,則II是Fe2O3作催化劑時(shí)的曲線
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】硫代硫酸鈉()可用于照相業(yè)作定影劑,也可用于紙漿漂白作脫氯劑等.它易溶于水,難溶于乙醇,受熱易分解,在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在.某實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)硫化堿法制取硫代硫酸鈉,其反應(yīng)裝置及所需試劑如下圖:
實(shí)驗(yàn)具體操作步驟為:
①開(kāi)啟分液漏斗,使硫酸慢慢滴下,適當(dāng)調(diào)節(jié)分液的滴速,使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體較均勻地通入和的混合溶液中,同時(shí)開(kāi)啟電動(dòng)攪拌器攪動(dòng),水浴加熱,微沸。
②直至析出的渾濁不再消失,并控制溶液的接近7時(shí),停止通入氣體。
③趁熱過(guò)濾,將濾液加熱濃縮,冷卻析出。
④再經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥,得到所需的產(chǎn)品。
(1)儀器A的名稱是_________。
(2)為了保證硫代硫酸鈉的產(chǎn)量,實(shí)驗(yàn)中不能讓溶液,請(qǐng)用離子方程式表示原因_________。
(3)寫(xiě)出三頸燒瓶B中制取反應(yīng)的總化學(xué)反應(yīng)方程式_________。
(4)為了驗(yàn)證固體硫代硫酸鈉工業(yè)產(chǎn)品中含有碳酸鈉,選用下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn):
①實(shí)驗(yàn)裝置的連接順序依次_________(填裝置的字母代號(hào),各裝置限用一次),裝置C中的試劑為_________。
②能證明固體中含有碳酸鈉的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_________。
③若要檢驗(yàn)固體硫代硫酸鈉工業(yè)產(chǎn)品中含有,需先加水配成稀溶液,再依次加入的試劑為_________、_________和品紅溶液。
(5)常用作脫氯劑,在溶液中易被氧化成,該反應(yīng)的離子方程式為_________。
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