【題目】甲醇可作為燃料電池的原料。CO2和CO可作為工業(yè)合成甲醇(CH3OH)的直接碳源,
(1)已知在常溫常壓下:
①CH3OH(l)+ O2(g)=CO(g) + 2H2O(g); ΔH=﹣355.0 kJ∕mol
②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44.0 kJ/mol
寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式:___________________________
(2)利用CO和H2在一定條件下可合成甲醇,發(fā)生如下反應:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),其兩種反應過程中能量的變化曲線如下圖a、b所示,下列說法正確的是__________
A.上述反應的ΔH=-91kJ·mol-1
B.a反應正反應的活化能為510kJ·mol-1
C.b過程中第Ⅰ階段為吸熱反應,第Ⅱ階段為放熱反應
D.b過程使用催化劑后降低了反應的活化能和ΔH
E.b過程的反應速率:第Ⅱ階段>第Ⅰ階段
(3)下列是科研小組設計的一個甲醇燃料電池,兩邊的陰影部分為a,b惰性電極,分別用導線與燒杯的m,n相連接,工作原理示意圖如圖:
①b極電極反應式為____________。
②在標準狀況下,若通入112mL的O2,(假設燒杯中的溶液的體積為200mL,體積不變)最后反應終止時燒杯中溶液的pH為______。
(4)可利用CO2根據(jù)電化學原理制備塑料,既減少工業(yè)生產對乙烯的依賴,又達到減少CO2排放的目的。以納米二氧化鈦膜為工作電極,稀硫酸為電解質溶液,在一定條件下通入CO2進行電解,在陰極可制得低密度聚乙烯(簡稱LDPE)。
①電解時,陰極的電極反應式是________。
②工業(yè)上生產1.4×102kg的LDPE,理論上需要標準狀況下________L的CO2。
【答案】CH3OH(l)+ O2(g) ===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.0 kJ/mol ACE CH3OH -6e-+3 CO32—== 4 CO2+2H2O 13 2n CO2 + 12nH+ + 12n e— == + 4n H2O 2.24×105
【解析】
(1)已知在常溫常壓下:①CH3OH(l)+ O2(g)=CO(g) + 2H2O(g); ΔH=﹣355.0 kJ∕mol,②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol,③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44.0 kJ/mol,由蓋斯定律可知,①+②× - ③×2得CH3OH(l)+ O2(g) ===CO2(g)+2H2O(l),由此計算ΔH;
(2)A.根據(jù)能量變化圖分析,反應的焓變△H=正反應活化能-逆反應活化能;
B.a反應正反應的活化能為419KJ/mol;
C.圖象曲線變化和能量變化可知b過程中第Ⅰ階段為吸熱反應,第Ⅱ階段為放熱反應;
D.催化劑加入改變反應歷程,但不改變反應的熱效應;
E.b過程的反應速率取決于反應活化能的大小,活化能越大反應速率越。
(3)①得電子發(fā)生還原反應的電極為正極,失電子發(fā)生氧化反應的電極為負極,b電極上甲醇失電子發(fā)生氧化反應;
②根據(jù)圖知,a為正極、b為負極,電解氯化鈉溶液時,m為陽極、n為陰極,根據(jù)電解池反應式2NaCl+2H2OH2↑+Cl2+2NaOH,結合守恒法計算;
(4)①2nCO2→,碳的化合價從+4變?yōu)?/span>-2,每個C原子得到6個電子,則2nCO2總共得到12n個電子,根據(jù)電荷守恒書寫該電極反應式;
②工業(yè)上生產1.4×104kg的LDPE,根據(jù)2nCO2~計算出需要二氧化碳的物質的量,然后根據(jù)V=nVm計算出需要標況下二氧化碳的體積。
(1)已知在常溫常壓下:①CH3OH(l)+ O2(g)=CO(g) + 2H2O(g); ΔH=﹣355.0 kJ∕mol,②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol,③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44.0 kJ/mol,由蓋斯定律可知,①+②× - ③×2得CH3OH(l)+ O2(g) ===CO2(g)+2H2O(l),則ΔH=(﹣355.0 kJ∕mol)+(-566.0 kJ/mol)× - (+44.0 kJ/mol)×2=-726.0 kJ/mol,甲醇燃燒熱的熱化學方程式為CH3OH(l)+ O2(g) ===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.0 kJ/mol;
(2)A.上述反應的△H=(419-510)kJmol-1=-91kJmol-1,故A正確;
B.a反應正反應的活化能為419kJmol-1,故B錯誤;
C.圖象曲線變化和能量變化可知,b過程中生成物能量高,則第Ⅰ階段為吸熱反應,第Ⅱ階段生成物能量低于反應物,反應為放熱反應,故C正確;
D.b過程使用催化劑后降低了反應的活化能,加快反應速率,不改變反應的△H,故D錯誤;
E.b過程中第Ⅱ階段的活化能小于第Ⅰ階段的活化能,反應速率慢,反應速率:第Ⅱ階段>第Ⅰ階段,故E正確;
故答案為:ACE;
(3)①得電子發(fā)生還原反應的電極為正極,失電子發(fā)生氧化反應的電極為負極,所以a為正極、b為負極,b電極上甲醇失電子發(fā)生氧化反應生成二氧化碳,負極反應式為CH3OH -6e-+3 CO32—= 4 CO2+2H2O;
②根據(jù)圖知,a為正極、b為負極,電解氯化鈉溶液時,m為陽極、n為陰極,根據(jù)電解池反應式2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH,在標準狀況下,若通入112mL的O2的物質的量為=0.005mol,轉移電子為0.005mol×4=0.02mol,電解池中每轉移2mol電子生成2molNaOH,則電解后生成NaOH0.02mol,濃度為=0.1mol/L,溶液pH=13;
(4)①2nCO2→,碳的化合價從+4變?yōu)?/span>-2,每個C原子得到6個電子,則2nCO2總共得到12n個電子,根據(jù)電荷守恒可得該電極反應式為:2nCO2+12e-+12nH+=+4nH2O;
②工業(yè)上生產1.4×102kg的LDPE,根據(jù)2nCO2~LDPE可知,需要二氧化碳的物質的量為:×2n=1×104mol,理論上需要標準狀況下CO2的體積是:22.4L/mol×1×104mol=2.24×105。
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【題目】微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。有一種銀鋅電池如圖所示,電池總反應為:
Zn + Ag2O + H2O = 2Ag + Zn(OH)2。下列敘述中正確的是( )
A.在使用過程中,電解質KOH不斷被消耗
B.使用過程中,電子由Ag2O極經外電路流向Zn極
C.正極反應式為:Ag2O+H2O+2e- = 2Ag+2OH-
D.Zn電極發(fā)生還原反應,Ag2O電極發(fā)生氧化反應
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【題目】某固體A在空氣中點燃,火焰呈黃色,并生成淡黃色固體B;將A在空氣中露置,最后變成白色固體C。將A、B投入水中都生成D;B、C、D在一定條件下均能與二氧化碳反應。
(1)A是___;B是___;C是___;D是___。(填化學符號)
(2)完成下列方程式:
B與H2O反應的化學方程___。
向C的稀溶液中通入CO2的離子方程式____。
A與H2O反應的離子方程式___。
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【題目】氯化亞銅(CuCl)是白色粉末,微溶于水,酸性條件下不穩(wěn)定,易生成金屬 Cu 和Cu2+,廣泛應用于化工和印染等行業(yè)。某研究性學習小組擬熱分解 CuC122H2O 制備 CuCl,并進行相關探究。下列說法不正確的是( )
A.途徑 1 中產生的Cl2 可以回收循環(huán)利用
B.途徑 2 中 200℃時反應的化學方程式為:Cu2(OH)2Cl22CuO+2HCl↑
C.X 氣體是HCl,目的是抑制 CuCl22H2O 加熱過程可能的水解
D.CuCl 與稀硫酸反應的離子方程式為:2Cu++4H++SO42-═2Cu2++SO2↑+2H2O
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【題目】鎳鈷錳三元材料是近年來開發(fā)的一類新型鋰離子電池正極材料,具有容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好、成本適中等重要優(yōu)點。鎳鈷錳三元材料中Ni為主要活潑元素,通?梢员硎緸椋LiNiaCobMncO2,其中a+b+c=1,可簡寫為LiAO2。充電時總反應為LiAO2 + nC = Li1-xAO2 + LixCn(0<x<1),工作原理如下圖所示,則以下說法正確的是( )
A. 放電時Ni元素最先失去電子
B. 放電時電子從a電極由導線移向b電極
C. 充電時的陽極反應式為LiAO2 - xe-= Li1-xAO2 + xLi+
D. 充電時轉移1mol電子,理論上陰極材料質量增加7g
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【題目】2017年3月21日是第二十五屆“世界水日”,保護水資源,合理利用廢水節(jié)省水資源,加強廢水的回收利用已被越來越多的人所關注。已知:某無色廢水中可能含有H+、NH4+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Na+、NO3—、CO32—、SO42—中的幾種,為分析其成分,分別取廢水樣品100mL,進行了三組實驗,其操作和有關圖像如下所示:
請回答下列問題:
(1)根據(jù)上述3組實驗可以分析廢水中一定不存在的陰離子是_________________,一定存在的陽離子是__________________________。
(2)寫出實驗③圖像中沉淀開始減少至完全消失階段發(fā)生反應的離子反應方程式:__________________。
(3)分析圖像,在原溶液中c(NH4+)與c(Al3+)的比值為______________________,所得沉淀的最大質量是_____________________g。
(4)若通過實驗確定原廢水中c(Na+)=0.14 mol·L1,試判斷原廢水中NO3是否存在?_______(填“存在”“不存在”或“不確定”)。 若存在,c(NO3)=___________mol·L1。(若不存在或不確定則此空不填)
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【題目】近來查明二氧化三碳()是金星大氣層的一個組成部分,下列關于說法不正確的是 ( 。
A. 結構式可能為:B. 、CO、 都是碳的氧化物
C. 不屬于酸性氧化物D. 、CO都可以燃燒生成
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【題目】已知A、B、D、E均為中學化學常見單質或化合物,它們之間的關系如圖所示(部分產物略去).下列說法錯誤的是( 。
A. A、B、D可能是鈉及其化合物 B. A、B、D可能是鎂及其化合物
C. A、B、D可能是鋁及其化合物 D. A、B、D可能是非金屬及其化合物
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【題目】甲醇是重要的化工原料。在催化劑的作用下,利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)合成甲醇的主要化學反應如下:
Ⅰ.CO+2H2CH3OH
Ⅱ.CO2+3H2CH3OH+H2O
Ⅲ.CO2+H2CO+H2O
請回答下列問題:
(1)已知三種物質的標準燃燒熱如下表:
物質 | CO(g) | H2(g) | CH3OH(l) |
燃燒熱(kJ·mol1) | 283.0 | 285.8 | 726.51 |
①書寫25℃、101kPa條件時CO燃燒熱的熱化學方程式______________________。
②計算25℃、101kPa條件時反應Ⅰ的ΔH=_____kJ·mol1 。
(2)甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell)屬于質子交換膜燃料電池,其工作原理如圖所示:
①c處產生的氣體是________。
②負極的電極反應式是____________。
(3)下圖是甲醇燃料電池工作示意圖,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兩極上產生的氣體體積相同。
①乙中B極的電極反應式_______。
②乙中A極析出的氣體在標況下的體積________。
③丙裝置溶液中金屬陽離子的物質的量與轉移電子的物質的量變化關系如圖,則②線表示的是____的變化,反應結束后,要使丙裝置中金屬陽離子恰好完全沉淀,需要____mL 5mol/LNaOH溶液。
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