13.碳和碳的化合物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一種理想,更是一種值得期待的新的生活方式.
(1)將CO2與焦炭作用生成CO,CO可用于煉鐵等.
①已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)═2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ/mol
C(石墨)+CO2(g)═2CO(g)△H2=+172.5kJ/mol
則CO還原Fe2O3的熱化學(xué)方程式為Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol;
②氯化鈀(PdCl2)溶液常被應(yīng)用于檢測空氣中微量CO.PdCl2被還原成單質(zhì),反應(yīng)的化學(xué)方程式為PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl;
(2)將兩個石墨電極插入KOH溶液中,向兩極分別通入C3H8和O2構(gòu)成丙烷燃料電池.
①負(fù)極電極反應(yīng)式是:C3H8+26OH--20e-=3CO32-+17H2O;
②某同學(xué)利用丙烷燃料電池設(shè)計了一種電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置(如圖所示),通電后,溶液中產(chǎn)生大量的白色沉淀,且較長時間不變色.下列說法中正確的是ABD(填序號)
A.電源中的a一定為正極,b一定為負(fù)極
B.可以用NaCl溶液作為電解液
C.A、B兩端都必須用鐵作電極
D.陰極發(fā)生的反應(yīng)是:2H++2e-=H2
(3)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中,進(jìn)行反應(yīng):CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):
實驗組溫度/℃起始量/mol平衡量/mol達(dá)到平衡所需時間/min
H2OCOCO2
1650241.65
2900120.43
3900120.41
①該反應(yīng)的正反應(yīng)為放(填“吸”或“放”)熱反應(yīng);
②實驗2中,平衡常數(shù)K=$\frac{1}{6}$;
③實驗3跟實驗2相比,改變的條件可能是使用了催化劑或增大了壓強(qiáng)(答一種情況即可).

分析 (1)已知①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ/mol ①
C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ/mol  ②
由蓋斯定律可知①-②×3,得到熱化學(xué)方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g),以此計算△H;
②氧化還原反應(yīng)規(guī)律,CO與PdCl2溶液反應(yīng),PdCl2被還原成單質(zhì),則CO被氧化成CO2,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,有水參與反應(yīng)同時生成氯化氫;
(2)①C3H8和O2構(gòu)成丙烷燃料電池的總反應(yīng):C3H8+5O2+6OH-=3CO32-+7H2O,正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為:O2+4e-+2H2O=4OH-,保證電子守恒時總反應(yīng)減去正極反應(yīng)得到負(fù)極反應(yīng);
②A、因為生成的氫氣將裝置中原有氧氣溢出,所以氫氣從B端陰極析出,A電極則是鐵做陽極失去電子生成亞鐵離子,電源中的a與A相連;
B、電解池中陽極是鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子,陰極是溶液中的氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng);
C、陽極應(yīng)該用鐵電極,F(xiàn)e失去電子;
D、陰極氫離子放電生成H2
(3)①實驗1中CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{1.6mol}{4mol}$×100%=40%,實驗2中CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%,則實驗1的轉(zhuǎn)化率大于實驗2,則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動;②H2O(g)+CO(g)?CO2(g)+H2(g)
初始   1mol/L    2mol/L           0                    0
轉(zhuǎn)化  0.4mol/L   0.4mol/L     0.4mol/L    0.4mol/L
平衡  0.6mol/L    1.6mol/L    0.4mol/L    0.4mol/L
結(jié)合平衡濃度計算K;
③實驗3跟實驗2相比,溫度相同,濃度相同,但實驗3達(dá)到平衡所用時間少,反應(yīng)速率更大,但平衡狀態(tài)沒有發(fā)生移動.

解答 解:(1)已知①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ/mol ①
C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ/mol  ②
由蓋斯定律可知①-②×3,得到熱化學(xué)方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol,
故答案為:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol;
②氧化還原反應(yīng)規(guī)律,CO與PdCl2溶液反應(yīng),PdCl2被還原成單質(zhì),則CO被氧化成CO2,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,有水參與反應(yīng)同時生成氯化氫,反應(yīng)的化學(xué)方程式為PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl,
故答案為:PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl;
(2)C3H8和O2構(gòu)成丙烷燃料電池的總反應(yīng):C3H8+5O2+6OH-=3CO32-+7H2O,正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為:O2+4e-+2H2O=4OH-,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:C3H8+26OH--20e-=3CO32-+17H2O,
故答案為:C3H8+26OH--20e-=3CO32-+17H2O;
②A、因為生成的氫氣將裝置中原有氧氣溢出,所以氫氣從B端陰極析出,A電極則是鐵做陽極失去電子生成亞鐵離子,電源中的a與A相連,則a為正極,b與B相連,則b為負(fù)極,故A正確;
B,、電解池中陽極是鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子,陰極是溶液中的氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng),所以電解質(zhì)溶液中的陰離子不會在陽極失電子,所以選用NaCl溶液不影響實驗,故B正確;
C,、陽極應(yīng)該用鐵電極,陰極可以是鐵也可以是其他惰性電極,故C錯誤;
D,、陰極氫離子放電,其電極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑,故D正確;
故選:ABD;
(3)①實驗1中CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{1.6mol}{4mol}$×100%=40%,實驗2中CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%,則實驗1的轉(zhuǎn)化率大于實驗2,則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動,正反應(yīng)放熱,
故答案為:放;
②H2O(g)+CO(g)?CO2(g)+H2(g)
初始   1mol/L    2mol/L           0               0
轉(zhuǎn)化  0.4mol/L   0.4mol/L     0.4mol/L    0.4mol/L
平衡  0.6mol/L    1.6mol/L    0.4mol/L    0.4mol/L
則K=$\frac{c(C{O}_{2})c({H}_{2})}{c(CO)c({H}_{2}O)}$=$\frac{0.4×0.4}{0.6×1.6}$=$\frac{1}{6}$,
故答案為:$\frac{1}{6}$;
③實驗3跟實驗2相比,溫度相同,濃度相同,但實驗3達(dá)到平衡所用時間少,反應(yīng)速率更大,但平衡狀態(tài)沒有發(fā)生移動,應(yīng)是使用了催化劑,又由于反應(yīng)前后氣體體積不變,則增大了壓強(qiáng),平衡也不移動,也可能為壓強(qiáng)的增大,
故答案為:使用了催化劑或增大了壓強(qiáng).

點評 本題考查化學(xué)平衡的計算,為高頻考點,把握平衡移動影響因素、平衡常數(shù)計算、蓋斯定律應(yīng)用、電極反應(yīng)為解答的關(guān)鍵,側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查,綜合性較強(qiáng),題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

3.下列說法正確的是( 。
A.改變反應(yīng)條件使平衡向正反應(yīng)方向移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大
B.濃度變化引起平衡向正反應(yīng)方向移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大
C.溫度或壓強(qiáng)的變化引起平衡向正反應(yīng)方向移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大
D.催化劑可使化學(xué)反應(yīng)速率加快,使反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

4.分別取40mL的0.50mol/L鹽酸與40mL0.55mol/L氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和熱的測定.下列說法錯誤的是( 。
A.稍過量的氫氧化鈉是確保鹽酸完全反應(yīng)
B.儀器A的名稱是環(huán)形玻璃攪拌棒
C.在實驗過程中,把溫度計上的酸用水沖洗干凈后再測量NaOH溶液的溫度
D.用Ba(OH)2和硫酸代替鹽酸和氫氧化鈉溶液,結(jié)果也是正確的

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

1.兩氣體A、B分別為0.6mol、0.5mol.在0.4L密閉容器中發(fā)生反應(yīng):3A+B?mC+2D,經(jīng)5min后達(dá)到平衡,此時C為0.2mol.又知在此反應(yīng)時間D的平均反應(yīng)速率 為0.1mol•L-1•min-1,以下結(jié)論正確的是( 。
A.m值為3
B.B的轉(zhuǎn)化率為20%
C.A的平均反應(yīng)速率為0.1mol•L-1•min-1
D.平衡時反應(yīng)混合物總物質(zhì)的量為1mol

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

8.下列操作對中和滴定結(jié)果沒有影響的是( 。
A.滴定管未用標(biāo)準(zhǔn)酸液或標(biāo)準(zhǔn)堿液潤洗
B.錐形瓶用待測液潤洗后加入待測液
C.滴定管在滴定前未進(jìn)行趕氣
D.讀數(shù)時視線要平視

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.下列四種離子與Ne具有相同的電子層結(jié)構(gòu)的是( 。
A.Na+B.Cl-C.ca2+D.S2-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

5.近幾年來關(guān)于氮污染的治理倍受關(guān)注.
(1)三效催化劑是最為常見的汽車尾氣催化劑,能同時實現(xiàn)汽車尾氣中的CO、CxHy、NOx三種成分的凈化,其催化劑表面物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)系如圖1所示,化合物X中含有NO3-

②①在圖示的轉(zhuǎn)化中,被還原的元素是N、O,X的化學(xué)式為Ba(NO32
某新技術(shù)(SCR技術(shù))可使NOx與NH3的直接反應(yīng),實現(xiàn)無害轉(zhuǎn)化.當(dāng)NO與NO2的物質(zhì)的量之比為4:1時,寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式8NH3+8NO+2NO2=9N2+12H2O.
(2)利用NH3的還原性可消除氮氧化物的污染,相關(guān)熱化學(xué)方程式如下:
H2O(l)=H2O(g)△H1=+44.0kJ•mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H2=+229.3kJ•mol-1
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H3=-906.5kJ•mol-1
4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l)△H4  則△H4=-2317.0 kJ•mol-1
(3)加入過量次氯酸鈉可使廢水中NH4+ 完全轉(zhuǎn)化為N2,而本身被還原為NaCl.
①寫出上述反應(yīng)的離子方程式:2NH4++3ClO-=N2↑+3Cl-+2H++3H2O.
②若處理廢水產(chǎn)生了0.448L N2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則需消耗濃度為0.5mol•L-1的次氯酸鈉的體積為120mL.
(4)某工業(yè)廢水中含有毒性較大的CN-,可用電解法將其轉(zhuǎn)變?yōu)镹2,裝置如圖2所示.氣體甲是H2(寫化學(xué)式),電解池中生成N2的電極反應(yīng)式為2CN-+12OH--10e-=2CO32-+N2↑+6H2O.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.硫磺在空氣中燃燒生成氣體甲,甲溶于水得溶液乙,向乙溶液中滴加溴水,乙溶液褪色變成丙.甲、乙、丙均含有硫元素,則它們正確的順序是(  )
A.SO3、H2SO4、H2SO3B.SO2、H2SO3、H2SO4C.SO3、H2SO3、H2SO4D.SO2、H2SO4、H2SO3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題

3.硫酸鐵銨[aFe2(SO43•b(NH4)2SO4•cH2O]廣泛用于城鎮(zhèn)生活飲用水、工業(yè)循環(huán)水的凈化處理等.某化工廠以硫酸亞鐵(含少量硝酸鈣)和硫酸銨為原料,設(shè)計了如圖工藝流程制取硫酸鐵銨.

請回答下列問題:
(1)硫酸亞鐵溶液加H2SO4酸化的主要目的是增大溶液中SO42-濃度,將Ca2+轉(zhuǎn)化為沉淀同時抑制Fe2+水解.
(2)下列物質(zhì)中最適合的氧化劑B是b.
a.NaClO        b.H2O2    c.KMnO4    d.K2Cr2O7
(3)操作甲的名稱是:甲冷卻結(jié)晶.
(4)上述流程中,氧化之后和加熱蒸發(fā)之前,需取少量硫酸(填試劑的化學(xué)式)檢驗Fe2+是否已全部被氧化加入鐵氰化鉀溶液若生成藍(lán)色沉淀,可說明含有亞鐵離子;
(5)稱取14.00g所得樣品,將其溶于水配制成100mL溶液,分成兩等份,向其中一份中加入足量NaOH溶液,過濾洗滌得到2.14g沉淀;向另一份溶液中加入0.05mol Ba (NO32溶液,恰好完全反應(yīng).則該硫酸鐵銨的化學(xué)式為Fe2(SO43•2(NH42SO4•2H2O.

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