(2010?浙江)甲醇是一種新型的汽車(chē)動(dòng)力燃料,工業(yè)上可通過(guò)CO和H2化合制備甲醇,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CO (g)+2H2(g)?CH3OH (g)△H1(反應(yīng)1)該反應(yīng)的原料CO和H2本身都可作為燃料提供動(dòng)力,已知這兩種物質(zhì)燃燒的熱化學(xué)方程式為:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)
△H2=-283kJ?mol-1(反應(yīng)2)H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)
△H3=-242kJ?mol-1(反應(yīng)3)
某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表:
化學(xué)鍵 C-C C-H H-H C-O C≡O(shè) H-O
鍵能/kJ?mol-1 348 413 436 358 1072 463
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)反應(yīng)1的焓變△H1=
-116kJ?mol-1
-116kJ?mol-1

(2)CH3OH (g)燃燒生成CO2(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式為:CH3OH(g)+
3
2
O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H4    該反應(yīng)的焓變△H4=
-651kJ?mol-1
-651kJ?mol-1
.與CO和H2相比,甲醇作為汽車(chē)動(dòng)力燃料的優(yōu)點(diǎn)是
單位體積供能多,密度大易于運(yùn)輸;單位產(chǎn)能耗氧量較少
單位體積供能多,密度大易于運(yùn)輸;單位產(chǎn)能耗氧量較少

(3)反應(yīng)1的平衡常數(shù)表達(dá)式為
K=
c(CH3OH)
c(CO)×c2(H2)
K=
c(CH3OH)
c(CO)×c2(H2)
.為提高甲醇的產(chǎn)率,可以采取的措施有
降低溫度、增加反應(yīng)氣體的壓力、將反應(yīng)生成的甲醇及時(shí)冷凝從反應(yīng)體系中移去.
降低溫度、增加反應(yīng)氣體的壓力、將反應(yīng)生成的甲醇及時(shí)冷凝從反應(yīng)體系中移去.
(寫(xiě)出3點(diǎn)).既能提高產(chǎn)率,又能提高反應(yīng)速率的措施是
增加反應(yīng)氣體的壓強(qiáng)
增加反應(yīng)氣體的壓強(qiáng)

(4)甲醇-空氣燃料電池(DMFC)是一種高效能、輕污染電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載電池,該燃料電池的電池反應(yīng)式為:CH3OH(l)+
3
2
O2(g)═CO2(g)+2H2O(l).其工作原理如示意圖:

①在圖的橫線上標(biāo)出a、b、c、d四個(gè)出入口通入或排出的物質(zhì)名稱(chēng)(或化學(xué)式)
②負(fù)極的電極反應(yīng)式為
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
分析:(1)反應(yīng)CO(g)+2H2(g)
 高溫 
.
 
CH3OH (g)△H1 的焓變可以根據(jù)表內(nèi)的化學(xué)鍵鍵能計(jì)算,焓變=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和;
(2)依據(jù)(1)反應(yīng)熱化學(xué)方程式和題干一氧化碳燃燒熱化學(xué)方程式、氫氣燃燒熱化學(xué)方程式,結(jié)合蓋斯定律計(jì)算得到;
(3)依據(jù)平衡常數(shù)的概念分析寫(xiě)出,依據(jù)化學(xué)平衡影響因素和平衡移動(dòng)原理分析判斷;
(4)甲醇-空氣燃料電池是甲醇和氧氣反應(yīng)的氧化還原反應(yīng),甲醇在反應(yīng)中失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)在原電池中做負(fù)極,反應(yīng)生成二氧化碳,氧氣再正極上得到電子生成氫氧根離子,依據(jù)質(zhì)子交換最終生成水;電極反應(yīng)依據(jù)電池反應(yīng)和正極電極反應(yīng)計(jì)算得到.
解答:解:(1)CO(g)+2H2(g)
 高溫 
.
 
CH3OH (g),反應(yīng)的焓變可以根據(jù)反應(yīng)物的總鍵能和生成物的總鍵能計(jì)算得到,焓變=反應(yīng)物總鍵能之和-生成物總鍵能之和,依據(jù)圖表提供的化學(xué)鍵的鍵能計(jì)算得到,)△H1=C≡O(shè)+2H-H-(3C-H+C-O+H-O)=1072KJ/mol+2×436KJ/mol-(3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol)=-116 kJ?mol-1,故答案為:-116 kJ?mol-1;
(2)①CO(g)+2H2(g)?CH3OH (g),△H1=-116 kJ?mol-1 (反應(yīng)Ⅰ)
②CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?mol-1 (反應(yīng)Ⅱ)
③H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)△H3=-242kJ?mol-1 (反應(yīng)Ⅲ)
根據(jù)蓋斯定律③×2+②-①得到:
CH3OH(l)+
1
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H4=-651 kJ?mol-1,
故答案為:-651 kJ?mol-1 ;與CO和H2相比,甲醇作為汽車(chē)動(dòng)力燃料的優(yōu)點(diǎn)是:?jiǎn)挝惑w積供能量多;密度大易于運(yùn)輸;單位產(chǎn)能耗氧量較少;
故答案為:?jiǎn)挝惑w積供能量多;密度大易于運(yùn)輸;單位產(chǎn)能耗氧量較少;
(3)CO(g)+2H2(g)?CH3OH (g),△H1=-116 kJ?mol-1 (反應(yīng)Ⅰ)
平衡常數(shù)K=
c(CH3OH)
c(CO)×c2(H2)
;提高甲醇的產(chǎn)率需要平衡正向進(jìn)行,反應(yīng)是放熱反應(yīng),是氣體體積減小的反應(yīng),所以,降低溫度;增加反應(yīng)氣體的壓強(qiáng);將反應(yīng)生成的甲醇及時(shí)冷凝從反應(yīng)體系中移去;
故答案為:K=
c(CH3OH)
c(CO)×c2(H2)
;降低溫度、增加反應(yīng)氣體的壓強(qiáng)、將反應(yīng)生成的甲醇及時(shí)冷凝從反應(yīng)體系中移去;增加反應(yīng)氣體的壓強(qiáng);
(4)①甲醇-空氣燃料電池是甲醇和氧氣反應(yīng)的氧化還原反應(yīng),甲醇在反應(yīng)中失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)在原電池中做負(fù)極,反應(yīng)生成二氧化碳,氧氣再正極上得到電子生成氫氧根離子,依據(jù)質(zhì)子交換最終生成水;所以a放出CO2;b通入甲醇水溶液;c通入O2;d流出水;標(biāo)注如圖:

②電池反應(yīng)為:2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l);
電池正極反應(yīng)為:O2+4H++4e-=2H2O;
電池反應(yīng)-正極反應(yīng)×3得到負(fù)極電極反應(yīng)為:CH3OH(l)+H2O(l)-6e-=CO2(g)+6H+;
故答案為:CH3OH(l)+H2O(l)-6e-=CO2(g)+6H+
點(diǎn)評(píng):本題考查了化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱的計(jì)算、原電池的產(chǎn)物判斷和電極判斷,電極反應(yīng),蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用,理解概念是關(guān)鍵,原電池原理是常考重點(diǎn),題目難度中等.
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相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(2010?浙江)汽車(chē)安全氣囊是行車(chē)安全的重要保障.當(dāng)車(chē)輛發(fā)生碰撞的瞬間,安全裝置通電點(diǎn)火使其中的粉末分解釋放出大量的氮?dú)庑纬蓺饽,從而保護(hù)司機(jī)及乘客免受傷害.為研究安全氣囊工作的化學(xué)原理,取安全裝置中的粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn).經(jīng)組成分析,確定該粉末僅Na、Fe、N、O四種元素.水溶性試驗(yàn)表明,固體粉末部分溶解.經(jīng)檢測(cè),可溶物為化合物甲;不溶物為紅棕色固體,可溶于鹽酸.取13.0g化合物甲,加熱使其完全分解,生成氮?dú)夂蛦钨|(zhì)乙,生成的氮?dú)庹酆铣蓸?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.72L.單質(zhì)在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應(yīng)生成化合物丙和另一種單質(zhì).化合物丙與空氣接觸可轉(zhuǎn)化為可溶性鹽.
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)甲的化學(xué)為
NaN3
NaN3
,丙的電子式為

(2)若丙在空氣中轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽,則反應(yīng)的化學(xué)方程式為
Na2O+2CO2+H2O=2NaHCO3
Na2O+2CO2+H2O=2NaHCO3

(3)單質(zhì)乙與紅棕色粉末發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
6Na+Fe2O3
 高溫 
.
 
2Fe+3Na2O
6Na+Fe2O3
 高溫 
.
 
2Fe+3Na2O
,安全氣囊中紅棕色粉末的作用是
避免分解產(chǎn)生的金屬鈉可能產(chǎn)生的危害
避免分解產(chǎn)生的金屬鈉可能產(chǎn)生的危害

(4)以下物質(zhì)中,有可能作為安全氣囊中紅棕色粉末替代品的是
B、D
B、D

A.KCl       B.KNO3      C.Na2S      D.CuO
(5)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案,探究化合物丙與空氣接觸后生成可溶性鹽的成分(不考慮結(jié)晶水合物)
可溶性鹽的成分可能是Na2CO3,或NaHCO3,或Na2CO3與NaHCO3混合物.準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的生成物.加熱至恒重后,如果試樣無(wú)失重,則為Na2CO3;如加熱后失重,根據(jù)失重的量在試樣總質(zhì)量中的比例,即可推斷出試樣為NaHCO3,或Na2CO3與NaHCO3混合物
可溶性鹽的成分可能是Na2CO3,或NaHCO3,或Na2CO3與NaHCO3混合物.準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的生成物.加熱至恒重后,如果試樣無(wú)失重,則為Na2CO3;如加熱后失重,根據(jù)失重的量在試樣總質(zhì)量中的比例,即可推斷出試樣為NaHCO3,或Na2CO3與NaHCO3混合物

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(2010?浙江)A、B、C、D、E為原子序數(shù)依次增大的五種短周期元素,其中僅含一種金屬元素.A和D最外層電子數(shù)相同;B、C和E在周期表中相鄰,且C、E同主族.B、C的最外層電子數(shù)之和等于D的原子核外電子數(shù),A和C可形成兩種常見(jiàn)的化合物甲和乙(相對(duì)分子質(zhì)量甲<乙).
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)甲的電子式為
;寫(xiě)出乙的一種用途
殺菌、消毒
殺菌、消毒

(2)用某種廢棄的金屬易拉罐與A、C、D組成的化合物溶液反應(yīng),所產(chǎn)生的氣體可充填氣球,請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式
2Al+2OH-+2H2O=2(AlOH2-+3H2
2Al+2OH-+2H2O=2(AlOH2-+3H2
.該種氣球存在的隱患是
氫氣易燃易爆,易造成安全事故
氫氣易燃易爆,易造成安全事故

(3)向A、B、C三種元素組成的某鹽溶液中滴加AgNO3溶液生成白色沉淀,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
NH4NO2+AgNO3═AgNO2↓+NH4NO3
NH4NO2+AgNO3═AgNO2↓+NH4NO3
.已知該鹽溶液常溫下呈酸性,則0.1mol?L-1該鹽溶液中濃度最大的離子為
NO2-
NO2-
(寫(xiě)離子符號(hào)).
(4)寫(xiě)出C和D形成的化合物與EC2發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式,并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目

(5)經(jīng)檢測(cè),某固體粉末中僅含C和D兩種元素組成的化合物,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究該固體粉末的成分
該固體粉末可能的組成為Na2O、Na2O2或兩者的混合物.將粉末加入水中,若無(wú)氣體生成,則為Na2O;若有氣體生成,可根據(jù)一定量該固體粉末產(chǎn)生氣體的量確定其全部為Na2O2或是兩者的混合物
該固體粉末可能的組成為Na2O、Na2O2或兩者的混合物.將粉末加入水中,若無(wú)氣體生成,則為Na2O;若有氣體生成,可根據(jù)一定量該固體粉末產(chǎn)生氣體的量確定其全部為Na2O2或是兩者的混合物

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