【題目】甲醇是重要的化工原料及能源物質(zhì)。
(1)利用CO2和H2在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生的主要反應(yīng)如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-58 kJ·mol-1,在某溫度時,將1. 0 mol CO 與2. 0 mol H2充入2 L的空鋼瓶中,發(fā)生上述反應(yīng),在第5 min 時達到化學(xué)平衡狀態(tài),此時甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)為10%。甲醇濃度的變化狀況如圖所示:
①從反應(yīng)開始到5 min 時,生成甲醇的平均速率為________,5 min 時與起始時容器的壓強比為______。
②5 min 時達到平衡,H2的平衡轉(zhuǎn)化率α=______%,化學(xué)平衡常數(shù)K=______。
③1 min 時的v(正)(CH3OH)________4 min時v(逆)(CH3OH ) (填“大于”“小于”或“等于”)。
④若將鋼瓶換成同容積的絕熱鋼瓶,重復(fù)上述實驗,平衡時甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)________10%(填“>”“<”或“=”)。
(2)下圖是甲醇燃料電池工作的示意圖,其中A、B、D均為石墨電極,C為銅電極。工作一段時間后,斷開K,此時A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。
①甲中負極的電極反應(yīng)式為______________________。
②乙中A極析出的氣體在標準狀況下的體積為________。
③丙裝置溶液中金屬陽離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量變化關(guān)系如下圖,則圖中②線表示的是____的變化;反應(yīng)結(jié)束后,要使丙裝置中金屬陽離子恰好完全沉淀,需要____ mL 5. 0 mol·L-1 NaOH溶液。
【答案】0.025 mol·L-1·min-1 5:6 25 0.59 大于 < CH3OH-6e-+8OH-=CO32—+6H2O 2.24 L Fe2+ 280
【解析】
(1)根據(jù)題目數(shù)據(jù)計算如下:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始:0.5 1 0
反應(yīng):x 2x x
平衡:0.5-x 1-2xx
甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)為10%,所以x/(0.5-x+1-2x+x)×100%=10%,x=0.125mol/L;
①從反應(yīng)開始到5 min 時,生成甲醇的平均速率為0.125/5=0.025mol/(L·min);壓強之比和氣體的物質(zhì)的量成正比,因此,5 min 時與起始時容器的壓強比為:(0.5-0.125+1-2×0.125+0.125)×2:(1+2)=5:6 ;綜上所述,本題答案是:5:6。
②5 min 時達到平衡,H2的平衡轉(zhuǎn)化率α=2×0.125/1×100%=25%;達平衡時CO、H2和CH3OH的物質(zhì)的量濃度分別為:0.375mol/L、0.75mol/L和0.125mol/L,所以平衡常數(shù)K=0.125/0.375×0.752=0.59;綜上所述,本題答案是:25,0.59。
③反應(yīng)達平衡的速率圖像如下圖:
所以,在達平衡前任意點的正反應(yīng)速率大于任意點的逆反應(yīng)速率,即1min時的v正(CH3OH)>4min時v逆(CH3OH );綜上所述,本題答案是:大于。
④若將鋼瓶換成同容積的絕熱鋼瓶,重復(fù)上述實驗,則反應(yīng)放出的熱量不能散發(fā),會使體系溫度上升,正反應(yīng)放熱,溫度升高,平衡逆向移動,甲醇體積分數(shù)將減小,所以小于0.1;綜上所述,本題答案是:<。
(2)①甲醇燃料電池是原電池反應(yīng),甲醇在負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為:CH3OH-6e-+8OH-=CO32—+6H2O;綜上所述,本題答案是:CH3OH-6e-+8OH-=CO32—+6H2O。
②工作一段時間后,斷開K,此時A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同,分析電極反應(yīng),B為陰極,溶液中銅離子析出,氫離子得到電子生成氫氣,設(shè)生成氣體物質(zhì)的量為x,溶液中銅離子物質(zhì)的量為0.1mol,發(fā)生兩步電極反應(yīng)為:①Cu2++2e﹣═Cu,0.1mol Cu2+參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子0.2 mol;②2H++2e-=H2↑,生成氫氣為x mol,則轉(zhuǎn)移電子2x mol;A電極為陽極,溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣,電極反應(yīng)為:4OH--4e﹣= O2↑+2H2O,生成氧氣為x mol,轉(zhuǎn)移電子為4x mol;根據(jù)電子得失守恒規(guī)律:0.2+2x=4x,x=0.1mol,乙中A極析出的氣體是氧氣物質(zhì)的量為0.1mol,在標準狀況下的體積為2.24L;綜上所述,本題答案是:2.24L。
③根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽離子的物質(zhì)的量的變化,可知,銅離子從無到增多,鐵離子物質(zhì)的量減小,亞鐵離子增加,①為Fe3+,②為Fe2+,③為Cu2+,依據(jù)②可知:當電子轉(zhuǎn)移為0.2mol時,丙中陽極電極反應(yīng)Cu-2e-Cu2+,生成Cu2+物質(zhì)的量為0.1mol;陰極電極反應(yīng)Fe3++e-Fe2+,溶液中有Fe3+為0.2mol,生成Fe2+為0.2mol,根據(jù)圖像可知,溶液中共有Fe2+為0.3mol;所以根據(jù)溶液中:Cu2+為0.1mol,F(xiàn)e2+為0.3mol,F(xiàn)e3+為0.2mol可知,需要加入NaOH的量為1.4mol,所以NaOH溶液等體積為:1.4 mol÷5.0 moL/L =0.28L=280mL。綜上所述,本題答案是:Fe2+,280。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】為了探究外界條件對鋅與稀硫酸反應(yīng)速率的影響,設(shè)計如下方案:
編號 | 純鋅粉 | 0. 2 mol·L-1硫酸溶液 | 溫度 | 硫酸銅固體 |
Ⅰ | 2. 0 g | 200. 0 mL | 25 ℃ | 0 |
Ⅱ | 2. 0 g | 200. 0 mL | 35 ℃ | 0 |
Ⅲ | 2. 0 g | 200. 0 mL | 35 ℃ | 0. 2 g |
下列敘述不正確的是
A. Ⅰ和Ⅱ?qū)嶒炋骄繙囟葘Ψ磻?yīng)速率的影響
B. Ⅱ和Ⅲ實驗探究原電池對反應(yīng)速率的影響
C. 反應(yīng)速率Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ
D. 實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的變化圖象如圖
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】根據(jù)下列各圖曲線表征的信息。得出的結(jié)論正確的是
A. 圖1表示常溫下向體積為10mL0.1 molL-1NaOH溶液中逐滴加入0.1 molL-1CH3COOH溶液后溶液的pH變化曲線,則b點處有:c(CH3COOH)+c(H+)=c(OH-)
B. 圖2表示用水稀釋pH相同的鹽酸和NH4C1溶液時。溶液的pH變化曲線,其中Ⅰ表示鹽酸,Ⅱ表示NH4C1溶液,且溶液導(dǎo)電性:b>c>a
C. 圖3表示的是Al3+與OH-反應(yīng)時含鋁微粒濃度變化曲線,圖中a點溶液中大量存在Al3+
D. 由圖4得出若除去Fe2(SO4)3溶液中的Cu2+,可采用向溶液中加入適量Fe2O3,調(diào)節(jié)溶液的pH 至4左右
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】物質(zhì)的分類如圖所示:
由圖判斷下列說法中不正確的是( )
A.甲圖所示的分類方法屬于樹狀分類法
B.乙圖所示的分類方法屬于交叉分類法
C.堿性氧化物一定是金屬氧化物
D.非金屬氧化物一 定是酸性氧化物
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛的一種能源。下列與電有關(guān)的敘述中,正確的是( )
A.電能屬于一次能源
B.鋰離子電池屬于一次性電池
C.火力發(fā)電將電能間接轉(zhuǎn)化為熱能
D.充電電池工作時發(fā)生了氧化還原反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某工廠的工業(yè)廢水中含有大量的FeSO4、較多的Cu2+和少量的Na+。為了減少污染并變廢為寶,工廠計劃從該廢水中回收硫酸亞鐵和金屬銅。
(1)步驟1的主要操作是__________,需用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外有________。
(2)步驟2中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________
(3)步驟3中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________
(4)步驟4中涉及的操作是:蒸發(fā)濃縮、_________、過濾、洗滌、烘干。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下表為元素周期表的一部分,用化學(xué)用語回答下列問題:
(1)化合物A是由⑤⑧兩種元素構(gòu)成的,用電子式表示其形成過程______________
(2)④、⑦元素形成的化合物中,⑦的原子數(shù)與④、⑦間的化學(xué)鍵個數(shù)之比___________________
(3)②的最簡單氫化物與氧氣可以設(shè)計成燃料電池,寫出在堿性條件下負極的電極方程式_____________________________________
(4)由表中元素形成的常見物質(zhì)X、Y、Z、M、N可發(fā)生以下反應(yīng):
a、⑥的單質(zhì)與⑤的最高價氧化物對應(yīng)水化物的水溶液反應(yīng)的離子方程式為:___________________;
b、M中所含化學(xué)鍵的類型___________________________________;
c、M中的陽離子的鑒定方法是_______________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】有A、B、C、D四種元素,A元素的原子有三個電子層,最外層上有一個電子:B元素-2價陰離子的電子層結(jié)構(gòu)與氬原子相同;C元素的原子核內(nèi)無中子:D原子核外電子數(shù)比A原子核外電子總數(shù)多6個。
(1)寫出A、B、C、D四種元素的符號:A________、B________、C________、D________。
(2)寫出與A的電子層結(jié)構(gòu)相同的兩種離子的離子符號________、________。
(3)寫出B離子的電子式________________,D原子的結(jié)構(gòu)示意圖________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】從牛至精油中提取的三種活性成分的結(jié)構(gòu)簡式如下圖所示,下列說法正確的是
A. a中含有2個手性碳原子(手性碳原子指連有四個不同基團的碳原子)
B. b分子存在屬于芳香族化合物的同分異構(gòu)體
C. c分子中所有碳原子可能處于同一平面
D. a、b、c均能發(fā)生加成反應(yīng)、取代反應(yīng)、加聚反應(yīng)
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