【題目】CH4、H2、C都是優(yōu)質的能源物質,它們燃燒的熱化學方程式為:
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1
(1)在深海中存在一種甲烷細菌,它們依靠酶使甲烷與O2作用產生的能量存活,甲烷細菌使1mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水,放出的能量________(填“>”“<”或“=”)890.3kJ。
(2)甲烷與CO2可用于合成水煤氣(主要成分是一氧化碳和氫氣):CH4+CO2=2CO+2H2,1gCH4完全反應可釋放15.46kJ的熱量,則:
①能表示該反應過程中能量變化的是________(填字母)。
②若將物質的量均為1mol的CH4與CO2充入某恒容密閉容器中,體系放出的熱量隨著時間的變化如圖所示,則CH4的轉化率為________。
(3)C(s)與H2 (g)不反應,所以C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反應熱無法直接測量,但通過上述反應可求出C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反應熱ΔH=_____。
(4)目前對于上述三種物質的研究是燃料研究的重點,下列關于上述三種物質的研究方向中可行的是_______(填字母)。
A.尋找優(yōu)質催化劑,使CO2與H2O反應生成CH4與O2,并放出熱量
B.尋找優(yōu)質催化劑,在常溫常壓下使CO2分解生成碳與O2
C.尋找優(yōu)質催化劑,利用太陽能使大氣中的CO2與海底開采的CH4合成水煤氣(CO、H2)
D.將固態(tài)碳合成為C60,以C60作為燃料
【答案】= D 63% -74.8kJ·mol-1 C
【解析】
(1)CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890,.3kJmol-1,得到甲烷細菌使1mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水放出的熱量;(2)①甲烷與CO2可用于合成合成氣(主要成分是一氧化碳和氫氣):CH4+CO2═2CO+2H2,1g CH4完全反應可釋放15.46kJ的熱量,計算1mol甲烷完全反應放出的熱量,反應為放熱反應,據此分析圖象判斷;②依據①計算得到的反應的焓變,圖中中是反應達到平衡狀態(tài)時放熱155.8KJ,計算反應的甲烷得到轉化率;
(3)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol;②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJmol-1;③C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-393.5kJ/mol,反應C(石墨,s)+2H2(g)=CH4(g)可以是②+③-①得到,由此分析解答;(4)CO2與H2O反應生成CH4與O2的反應吸熱,故A項不正確;使CO2分解生成碳與O2的反應為吸熱反應,常溫下不能發(fā)生,故B項不正確;利用太陽能使大氣中的CO2與海底開采的CH4合成合成氣(CO、H2)是合理的,C項正確;將固態(tài)碳合成為C60,以C60作為燃料,極不經濟合算,故D項不正確。
(1)給定反應的反應熱只取決于反應物和生成物的多少和狀態(tài),與中間過程無關,故甲烷細菌使1 mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水,放出的能量仍等于890.3 kJ。(2)①1 g CH4完全反應釋放15.46 kJ的熱量,則1 mol CH4完全反應放出熱量為247.36 kJ,故D圖符合題意;②CH4的轉化率=155.8/247.36 ×100%≈63%。(3)②+③-①即得C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-74.8 kJ·mol-1。(4)已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1,則CO2與H2O反應生成CH4與O2的反應吸熱,故A項不正確;使CO2分解生成碳與O2的反應為吸熱反應,常溫下不能發(fā)生,故B項不正確;利用太陽能使大氣中的CO2與海底開采的CH4合成合成氣(CO、H2)是合理的,C項正確;將固態(tài)碳合成為C60,以C60作為燃料,極不經濟合算,故D項不正確,故選C。
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【題目】ToC下,向體積為2 L的恒容密閉容器中通入NO2和O2,發(fā)生反應:4NO2(g)+O2(g)2N2O5(g)ΔH<0,部分實驗數據如下表。下列說法不正確的是
時間/s | 0 | 5 | 10 | 15 |
n(NO2)/mol | 8.00 | n1 | n2 | 4.00 |
n(O2)/mol | 2.00 | 1.25 | 1.00 | n3 |
A. 5s內NO2的平均反應速率為0.3 mol/(Ls)
B. 若10 s時,再向容器中充入2 mol N2O5(g),則新平衡下,NO2的體積分數將增大
C. 若5 s 時,改在絕熱恒容下達平衡,新平衡下的平衡常數比原平衡的小
D. ToC,該反應的平衡常數為0.125,反應物的平衡轉化率均為50%
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【題目】50 mL 0.50 mol·L-1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱;卮鹣铝袉栴}:
(1)從實驗裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃用品是__________,燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是________________________。
(2)大燒杯上如不蓋硬紙板,則求得的中和熱數值__(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。
(3)實驗中若改用60 mL 0.50 mol·L-1鹽酸跟50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液進行反應,與上述實驗相比,所放出的熱量______(填“相等”或“不相等”),所求中和熱的數值______(填“相等”或“不相等”),理由是_______________________________。
(4)三次平行操作測得的數據中,起始時鹽酸與燒堿溶液溫度相同,而終止溫度與起始溫度之差(t2-t1)分別為2.3 ℃、2.4 ℃、2.9 ℃,則最終代入計算式的溫度差的平均值為_____℃。
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【題目】CO(g)與H2O(g)反應的能量變化如圖所示,有關兩者反應的說法正確的是( )
A. 該反應為吸熱反應
B. 該反應不需要加熱就能進行
C. 1 molCO(g)和1mol H2O(g)具有的總能量大于1 molCO2(g)和1 molH2(g)具有的總能量
D. 1 molCO2(g)和1 molH2(g)反應生成1 molCO(g)和1mol H2O(g)要放出41 kJ熱量
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【題目】高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑。其生產工藝如下:
已知:
①2KOH + Cl2 = KCl + KClO + H2O(條件:溫度較低)
②6KOH + 3Cl2 = 5KCl + KClO3 + 3H2O(條件:溫度較高)
③2Fe(NO3)3 + 3KClO + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KNO3 + 3KCl + 5H2O
回答下列問題:
(1)該生產工藝應在______________(填“溫度較高”或“溫度較低”)情況下進行,從綠色化學的角度考慮通入氯氣速率應________(填“較快”或“較慢”);
(2)寫出工業(yè)上制取Cl2的化學方程式_____________________________________;
(3)K2 FeO4可作為新型多功能水處理劑的原因是______________________;
(4)配制KOH溶液時,是在每100 mL水中溶解61.6 g KOH固體(該溶液的密度為1.47 g/mL),它的物質的量濃度為____________(保留整數);
(5)在“反應液I”中加KOH固體的目的是__________:
A.與“反應液I”中過量的Cl2繼續(xù)反應,生成更多的KClO
B.KOH固體溶解時會放出較多的熱量,有利于提高反應速率
C.為下一步反應提供反應物
D.使副產物KClO3轉化為 KClO
(6)從“反應液II”中分離出K2FeO4后,會有副產品_____________(寫化學式)。
(7)該工藝每得到1.98 kg K2FeO4,理論上消耗Cl2的物質的量為___________mol。
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【題目】某小組利用H2C2O4溶液和硫酸酸化的KMnO4溶液反應來探究“外界條件對化學反應速率的影響”。實驗時通過測定酸性KMnO4溶液褪色所需時間來判斷反應的快慢。該小組設計了如下方案。已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
實驗編號 | 0.1mol/L酸性KMnO4溶液的體積/mL | 0.6mol/LH2C2O4溶液的體積/mL | H2O的體積/mL | 實驗溫度/℃ | 溶液褪色所需時間/min |
① | 10 | V1 | 35 | 25 | |
② | 10 | 10 | 30 | 25 | |
③ | 10 | 10 | V2 | 50 |
(1)表中V1=_______mL,V2=_______mL。
(2)探究溫度對化學反應速率影響的實驗編號是________(填編號,下同),可探究反應物濃度對化學反應速率影響的實驗編號是________。
(3)實驗①測得KMnO4溶液的褪色時間為2min,忽略混合前后溶液體積的微小變化,這段時間內平均反應速率v(H2C2O4)=________mol·L-1·min-1。
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【題目】一定溫度下,在2L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如下圖所示下列描述正確的是
A. 反應開始到10s,用Z表示的反應速率為0.158 mol/(Ls)
B. 反應開始到10s,X的物質的量濃度減少了0.79 mol/L
C. 反應開始到10s,Y的轉化率為79.0 %
D. 反應的化學方程式為:X+YZ
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【題目】將3molA氣體和1.5molB氣體在3L的容器中混合并在一定條件發(fā)生如下反應: 2A(g)+B(g) 2C(g)。經2s后測得C的濃度為0.3mol/L,則下列計算正確的是:
①用A表示的平均反應速率為0.3mol/(L·s)
②2s時物質A的濃度為0.7mol/L
③用B表示的平均反應速率為0.15mol/(L·s)
④2s時物質B的轉化率為30%
A. ②④B. ①④C. ②③D. ①③
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【題目】對溫室氣體二氧化碳的研究一直是科技界關注的重點。
I.在催化劑存在下用H2還原CO2是解決溫室效應的重要手段之一,相關反應如下:
主反應:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H1①
副反應:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ/mol
已知H2和CH4的燃燒熱分別為-285.5kJ·mol-1和-890.0kJ·mol-1
H2O(l)=H2O(g) △H=+44 kJ·mol-1
(1)△H1=______kJ·mo l-1。
(2)有利于提高CH4平衡產率的反應條件是(至少寫兩條)_________。工業(yè)上提高甲烷反應選擇性的關鍵因素是_____________。
(3)T℃時,若在體積恒為2L的密閉容器中同時發(fā)生上述反應,將物質的量之和為5mol的H2和CO2以不同的投料比進行反應,結果如圖所示。若a、b表示反應物的轉化率,則表示H2轉化率的是______,c、d分別表示CH4(g)和CO(g)的體積分數,由圖可知=______時,甲烷產率最高。若該條件下CO的產率趨于0,則T℃時①的平衡常數K=________。
II.溶于海水的CO295%以HCO3-形式存在。在海洋中,通過如下左圖鈣化作用實現(xiàn)碳自凈。
(4)寫出寫出鈣化作用的離子方程式____________。
(5)電解完成后,a室的pH值______(“變大”、“變小”或“幾乎不變”);其間b室發(fā)生反應的離子方程式為____________。
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