【題目】CH4既是一種重要的能源,也是一種重要的化工原料。
(1)甲烷高溫分解生成氫氣和碳。在密閉容器中進(jìn)行此反應(yīng)時(shí),要通入適量空氣使部分甲烷燃燒,其目的是____________。已知25℃、101 kPa時(shí),1 mol甲烷完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放出896 kJ熱量,則甲烷的熱值為___kJ·g-1。
(2)一定溫度下,在偏鋁酸亞銅(CuAlO2)的催化作用下,CH4與CO2轉(zhuǎn)化成乙酸,可實(shí)現(xiàn)“CO2減排”,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式__________,其優(yōu)點(diǎn)是_____(請(qǐng)寫出一條)。
(3)甲烷可以消除氮氧化物污染。如: CH4(g)+2NO2(g) N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)。
①下列措施能夠加快化學(xué)反應(yīng)速率的是______。
a. 使用催化劑 b. 降低溫度 c. 及時(shí)分離水
②若上述反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行,則下列敘述能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)平衡的是_____。
a. 混合氣體的質(zhì)量不再變化
b. c(NO2) = 2c(N2)
c. 單位時(shí)間內(nèi)生成1 mol CO2,同時(shí)生成2 mol NO2
(4)甲烷可直接應(yīng)用于燃料電池,該電池采用可傳導(dǎo)O2-的固體氧化物為電解質(zhì),其工作原理如圖所示:
①b極電極反應(yīng)式為_________。
②若燃料電池消耗的空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是5.6L(假設(shè)空氣中O2體積分?jǐn)?shù)為20%),則理論上消耗甲烷____mol。
【答案】提供CH4分解所需的能量 56 CH4+CO2 CH3COOH 原子轉(zhuǎn)化率100%(或符合綠色化學(xué)理念) a c O2 + 4e-=2O2- 0.025
【解析】
(1)根據(jù)已知信息和熱值的單位分析熱值是指單位質(zhì)量的物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時(shí)放出的熱量;
(2)根據(jù)已知信息書(shū)寫化學(xué)方程式,根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)分析其優(yōu)點(diǎn);
(3)①根據(jù)外界因素對(duì)反應(yīng)速率的影響分析;
②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)分析;
(4)根據(jù)甲烷燃料電池的工作原理分析。
(1)甲烷高溫分解生成氫氣和碳是吸熱反應(yīng),因此在密閉容器中進(jìn)行此反應(yīng)時(shí),要通入適量空氣使部分甲烷燃燒,為CH4分解提供所需的能量;已知25℃、101 kPa時(shí),1 mol甲烷完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放出896 kJ熱量,則1g甲烷完全燃燒放出的熱量為,則甲烷的熱值為56kJ·g-1;
(2)一定溫度下,在偏鋁酸亞銅(CuAlO2)的催化作用下,CH4與CO2轉(zhuǎn)化成乙酸,可實(shí)現(xiàn)“CO2減排”,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH4+CO2 CH3COOH,該反應(yīng)為化合反應(yīng),無(wú)其他副產(chǎn)物產(chǎn)生,則其優(yōu)點(diǎn)是原子轉(zhuǎn)化率100%(或符合綠色化學(xué)理念)。
(3)①使用催化劑能加快反應(yīng)速率,但降低溫度、及時(shí)分離水即降低生成物濃度均使反應(yīng)速率降低,所以a選、bc不選;
②a. 該反應(yīng)中各物質(zhì)均為氣體,所以反應(yīng)體系中混合氣體的質(zhì)量始終不變,即混合氣體的質(zhì)量不再變化,不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故a錯(cuò)誤;
b. 反應(yīng)物濃度不變或v(NO2)正=2v(N2)逆,可說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),但c(NO2) = 2c(N2)不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),故b錯(cuò)誤;
c. 單位時(shí)間內(nèi)生成1 mol CO2,同時(shí)生成2 mol NO2,則v(NO2)逆=2v(CO2)正,說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故c正確;
(4)①在甲烷燃料電池中,通入甲烷的一極為負(fù)極,通入空氣的一極為正極,即a為負(fù)極、b為正極,由圖示可知,氧氣在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成O2-,故b極電極反應(yīng)式為O2 + 4e-=2O2-;
②5.6L空氣中含有氧氣為5.6L×20%=1.12L,即0.05mol,甲烷燃料電池的總反應(yīng)式為CH4+2O2═CO2+2H2O,所以理論上消耗甲烷的物質(zhì)的量=0.05mol×=0.025mol。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑。以下是工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀的一種工藝流程:
(1)KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑。其消毒原理與下列_____物質(zhì)相似。
A 75%酒精 B 雙氧水 C “84”消毒液(NaClO溶液)
(2)操作Ⅱ是根據(jù)KMnO4和K2CO3兩物質(zhì)在溶解度上的差異,采用_______(填操作步驟)、趁熱過(guò)濾到KMnO4粗晶體的。
(3)鉍酸鈉(NaBiO3,不溶于水)用于定性檢驗(yàn)酸性溶液中Mn2+的存在(鉍元素的還原產(chǎn)物為Bi3+,Mn的氧化產(chǎn)物為+7價(jià)),寫出反應(yīng)的離子方程式:_______。
(4)寫出MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式:_______。
(5)若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過(guò)程中的損失,則1mol MnO2可制得_____mol KMnO4。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】碳元素不僅能形成豐富多彩的有機(jī)化合物,而且還能形成多種無(wú)機(jī)化合物如C,同時(shí)自身可以形成多種單質(zhì)如D和E,碳及其化合物的用途廣泛。
已知A為離子晶體,B為金屬晶體,C為分子晶體
(1)圖中分別代表了五種常見(jiàn)的晶體,分別是:A________,B________,C________,D________,E________。(填名稱或化學(xué)式)
(2)干冰和冰是兩種常見(jiàn)的分子晶體,關(guān)于兩種晶體的比較中正確的是_____。
a.晶體的密度:干冰>冰 b.晶體的熔點(diǎn):干冰>冰
c.晶體中的空間利用率:干冰>冰 d.晶體中分子間相互作用力類型相同
(3) 金剛石和石墨是碳的兩種常見(jiàn)單質(zhì),下列敘述正確的有________。
a.金剛石中碳原子的雜化類型為sp3雜化,石墨中碳原子的雜化類型為sp2雜化
b.晶體中共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng):金剛石中C—C<石墨中C—C
c.晶體的熔點(diǎn):金剛石>石墨
d.晶體中共價(jià)鍵的鍵角:金剛石>石墨
e.金剛石晶體中只存在共價(jià)鍵,石墨晶體中則存在共價(jià)鍵、金屬鍵和范德華力
f.金剛石和石墨的熔點(diǎn)都很高,所以金剛石和石墨都是原子晶體
(4)金剛石晶胞結(jié)構(gòu)如圖,一個(gè)晶胞中的C原子數(shù)目為 ________。
(5)C與孔雀石共熱可以得到金屬銅,金屬銅采用面心立方最密堆積,已知Cu單質(zhì)的晶體密度為ρ g/cm3,Cu的相對(duì)原子質(zhì)量為M,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則Cu的原子半徑為 __________cm。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】將鋁粉與Fe3O4粉末配制成鋁熱劑,分成三等份。
①一份直接放入足量的燒堿溶液中,充分反應(yīng)后放出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為V1;
②一份在高溫下恰好反應(yīng)完全,反應(yīng)后的混合物與足量的鹽酸反應(yīng)后,放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為V2;
③一份直接放入足量的鹽酸中,充分反應(yīng)后放出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為V3。
下列說(shuō)法正確的是( )
A. V1=V3>V2 B. V2>V1=V3 C. V1=V2>V3 D. V1>V3>V2
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2氣體,充分反應(yīng)后,再向所得溶液中逐滴加入0.2mol·L-1的鹽酸,產(chǎn)生CO2的體積與所加鹽酸體積之間關(guān)系如圖所示。
下列判斷正確的是( )
A.所得溶液的溶質(zhì)成分為NaOH和Na2CO3
B.所得溶液的溶質(zhì)成分為NaHCO3和Na2CO3
C.原NaOH溶液的濃度為0.1mol·L-1
D.通入CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為448mL
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】綠礬是含有一定量結(jié)晶水的硫酸亞鐵,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學(xué)興趣小組對(duì)綠礬的一些性質(zhì)進(jìn)行探究。回答下列問(wèn)題:
(1)在試管中加入少量綠礬樣品,加水溶解,滴加 溶液,溶液顏色無(wú)明顯變化。再向試管中通入空氣,產(chǎn)生的現(xiàn)象是______。
(2)為測(cè)定綠礬中結(jié)晶水含量,將帶有兩端開(kāi)關(guān)K1和K2的石英玻璃管(設(shè)為裝置A)稱重,記為。將樣品裝入石英玻璃管中,再次將裝置A稱重,記為。按下圖連接好裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
①儀器B的名稱是________________。
②實(shí)驗(yàn)操作步驟:a.打開(kāi)K1和K2,緩緩?fù)ㄈ?/span>N2→b.點(diǎn)燃酒精燈,加熱→c.熄滅酒精燈→d.→e.關(guān)閉和→f.稱量A。d的操作為________________。
③重復(fù)②的操作步驟,直至A恒重,記為,根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄,計(jì)算綠礬化學(xué)式中結(jié)晶水?dāng)?shù)目________________(列式表示)。若實(shí)驗(yàn)時(shí)將a、b的操作次序顛倒,則使x________(填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。
(3)為探究硫酸亞鐵的分解產(chǎn)物,將(2)中已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中,打開(kāi)K1和K2,緩緩?fù)ㄈ?/span>N2,加熱。實(shí)驗(yàn)后反應(yīng)管中殘留固體為紅色粉末。
已知:裝置C用于檢驗(yàn)和吸收分解得到的氣體產(chǎn)物之一.
①C/D中的溶液依次為________(填標(biāo)號(hào))。
a、品紅 b. c. d. e.濃
C、D中有氣泡冒出,并可觀察到的現(xiàn)象分別為________、________。
②寫出硫酸亞鐵高溫分解反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________。
③在方框中畫出尾氣吸收裝置并注明所用試劑。_________
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】環(huán)丙叉環(huán)丙烷(b)由于其特殊的結(jié)構(gòu),一直受到化學(xué)家的重視,根據(jù)其轉(zhuǎn)化關(guān)系(如圖),下列說(shuō)法正確的是
A.b的所有原子都在同一個(gè)平面內(nèi)
B.b可以發(fā)生加成、氧化、加聚反應(yīng)
C.p在氫氧化鈉的醇溶液中加熱生成烯烴
D.m的同分異構(gòu)體中屬于芳香化合物的共有5種
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列各項(xiàng)比較中前者高于(或大于或強(qiáng)于)后者的是
A. CCl4和SiCl4的熔點(diǎn)
B. 對(duì)羥基苯甲醛()和鄰羥基苯甲醛()的沸點(diǎn)
C. I2在水中的溶解度和I2在CCl4溶液中的溶解度
D. H2SO3和H2SO4的酸性
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】短周期元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加,由這些元素組成的常見(jiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖,其中a、b、d、g為化合物,a為淡黃色固體,c是Z的單質(zhì),該單質(zhì)與沸水緩慢反應(yīng),且該單質(zhì)可制造照明彈;f為固體單質(zhì)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是
A. 簡(jiǎn)單離子的半徑:Y>Z>X B. 元素的非金屬性:W>X
C. 最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性:Y>Z D. X、Y兩種元素組成的化合物只含離子鍵
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