【題目】氫氣、甲醇是優(yōu)質的清潔燃料,可制作燃料電池。

(1)已知32 g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為725. 76 kJ,若上述過程生成的水為氣態(tài),則放出的熱量________(填“大于”“小于”或“等于”) 725.76kJ。

(2)生產(chǎn)甲醇的原料 CO H2來源于CH4(g)+H2O (g)CO(g)+3H2(g)H > 0,100℃時,將1 mol CH42 mol H2O通入容積為1L的定容密封容器中,發(fā)生上述反應。

①能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是________(填字母代號)

a.容器內(nèi)氣體密度恒定

b.單位時間內(nèi)消耗0.1mol CH4的同時生成0.3mol H2

c.容器內(nèi)的壓強恒定

d.3v(CH4) = v (H2)

②如果反應開始至 5 min 后達到平衡 ,且平衡時CH4 的轉化率為 50%,則從開始到平衡這段時間內(nèi)用比表示的反應速率為___________。

(3)近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池采用作鉑電極催化劑,電池中的質子交換膜只允許質子和水分子通過。其工作原理示意圖如圖所示:

P t (a)電極是電池的________極,電極反應式為_____________ 。

②如果該電池工作時電路中通過1.806×1023個電子,則消耗 CH3OH___g

【答案】小于 cd 0. 3molL-1 min-1 CH3OH-6e-+H2O=CO2 +6H+ 1.6

【解析】

氣態(tài)水的能量高于液態(tài)水的能量;當正逆反應速率相等,各組分濃度不再改變的時反應達到平衡狀態(tài);根據(jù)燃料電池的工作原理示意圖可知,甲醇生成二氧化碳,碳元素化合價升高,發(fā)生氧化反應,故P t (a)為負極。

(1)因為氣態(tài)水所具有的能量高于液態(tài)水具有的能量,故甲醇燃燒生成氣態(tài)水時放出的熱量小于生成液態(tài)水時放出的能量。

(2)a.反應物和生成物均為氣體,故反應前后氣體的質量不變,容器的體積也一直不變,故容器內(nèi)氣體密度一直為恒定值,故不能說明達到平衡狀態(tài),a錯誤;

b.消耗CH4為反應正方向,生成 H2也反應正方向,不能說明正逆反應速率相等,故不能說明達到平衡狀態(tài),b錯誤;

c.根據(jù)反應方程式可知,該反應為反應前后氣體分子數(shù)增大的反應,故反應開始容器內(nèi)的壓強增大,當壓強恒定時說明反應達到平衡狀態(tài),c正確;

d.根據(jù)反應方程式可知,甲烷與氫氣的化學計量數(shù)比為1:3,故反應速率之比也為1:3,故3v(CH4) = v (H2)說明正逆反應速率相等,反應達到平衡狀態(tài),d正確;

答案選cd。

②如果反應開始至 5 min 后達到平衡 ,且平衡時CH4 的轉化率為 50%,故反應消耗的CH4的物質的量為0.5mol,生成的H2的物質的量為1.5mol,則從開始到平衡這段時間內(nèi)用H2表示的反應速率v=。

(3)①綜上分析,P t (a)電極是電池的負極,碳元素由-2價變?yōu)?4價,失去電子生成二氧化碳和氫離子,故電極反應式為CH3OH-6e-+H2O=CO2 +6H+。

②根據(jù)負極電極反應式可知,消耗1mol CH3OH轉移6mol e-,則如果該電池工作時電路中通過1.806×1023個電子,物質的量為0.3mol,則消耗 CH3OH的物質的量為0.05mol,質量為1.6g。

練習冊系列答案
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【題目】聚合物H()是一種聚酰胺纖維,廣泛用于各種剎車片,其合成路線如圖:

已知:①CD、G均為芳香族化合物,分子中均只含兩種不同化學環(huán)境的氫原子

Diels-Alder反應:+

RCOOH+H2N-R'→RCOONHR'+H2O

(1)生成D的名稱是_______

(2)B的結構簡式是_______;“B→C”的反應中,除C外,另外一種產(chǎn)物是_______。

(3)D+G→H的化學方程式是______。

(4)QD的同系物,相對分子質量比D14,則Q可能的結構有______種,其中核磁共振氫譜有4組峰,且峰面積比為1:2:2:3的結構簡式為______。(任寫一種)。

(5)已知:乙炔與13-丁二烯也能發(fā)生Diels-Alder反應。請以1,3-丁二烯和乙炔為原料,選用必要的無機試劑合成,寫出合成路線______。(用結構簡式表示有機物,用箭頭表示轉化關系,箭頭上注明試劑和反應條件)。

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1)丁物質的名稱:______,丙物質的化學式:_________________________________________。

2)檢驗化合物乙的化學方程式:___________________________________________________

3)試劑X可能的化學式:________、________(要求:所選物質類別不同)

4)通過分析表明:燃料充分燃燒的條件之一是______________________________。

5)取變紅溶液于試管中加熱,觀察到的現(xiàn)象有_______________________________________。

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(1)X的價電子排布式為____________,Y的電子排布圖為___________;

(2)ZX2的分子式是________________VSEPR模型名稱為________________。YX2的電子式是______________,中心原子發(fā)生了________雜化。

(3)YZ形成的化合物的分子式是_______________Y的氫化物中分子構型為正四面體的是_________(填名稱),鍵角為______________,中心原子的雜化形式為_________

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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

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已知:①CrCl3熔點為83℃,易潮解,易升華,易溶于水但不易水解,高溫下易被氧氣氧化;②Cr2O3CCl4在高溫下反應的產(chǎn)物為CrCl3和光氣(COCl2 )。請回答下列問題:

1)裝置A是氮氣制備裝置,氮氣的作用是____________。

2)裝置B的作用為________。裝置C和裝置E的水槽中應分別盛有__________、____________

3)裝置D中生成CrCl3和光氣(COCl2 )的化學方程式為_________。

4)該實驗裝置有設計不合理的地方,請寫出改進方法:_________(寫一點即可)

5)產(chǎn)品中CrCl3質量分數(shù)的測定:

i)稱取0.3000 g得到的CrCl3樣品溶于水并于250mL容量瓶中定容。

ii)取25.00mL樣品溶液于帶塞的錐形瓶中,加熱至沸騰后加入稍過量的Na2O2,稀釋并加熱煮沸,再加入過量的H2SO4酸化,將Cr3+氧化為Cr2O72-;再加入過量的KI固體,加塞搖勻,使鉻完全以Cr3+形式存在

iii)加入1mL指示劑,用0.0250 mol·L1標準Na2S2O3溶液滴定至終點,平行測定三次,平均消耗標準Na2S2O3溶液21.00mL(已知2Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI

ii中加入稍過量的Na2O2后要加熱煮沸,其主要原因是____________;加入KI發(fā)生反應的離子方程式為________________

②滴定實驗可選用的指示劑為____________產(chǎn)品中CrCl3質量分數(shù)為_______%(結果保留兩位有效數(shù)字)

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【題目】下列框圖涉及的物質所含元素中,除一種元素外,其余均為118號元素。

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(2)EG的稀溶液反應的離子方程式為_________

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(4)分別蘸取B的濃溶液和G的濃溶液的玻璃棒,接近后的現(xiàn)象是_________。

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