運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)回答下列有關(guān)碳和碳的化合物的問題:
(1)汽車尾氣的主要污染物是NO以及燃料燃燒不完全所產(chǎn)生的CO,它們是現(xiàn)代化城市的重要大氣污染物,為了減輕汽車尾氣造成的大氣污染,人們開始探索利用NO和CO在一定條件下轉(zhuǎn)化為兩種無毒氣體E和F的方法(已知該反應(yīng)△H<0). 在2 L密閉容器中加入一定量NO和CO,當(dāng)溫度分別在T1和T2時(shí),測(cè)得各物質(zhì)平衡時(shí)物質(zhì)的量如下表:
物質(zhì) T/℃ n/mol | NO | CO | E | F |
初始 | 0.100 | 0.100 | 0 | 0 |
T1 | 0.020 | 0.020 | 0.080 | 0.040 |
T2 | 0.010 | 0.010 | 0.090 | 0.045 |
①請(qǐng)結(jié)合上表數(shù)據(jù),寫出NO與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式 .
②上述反應(yīng)T1℃時(shí)的平衡常數(shù)為K1,T2℃時(shí)的平衡常數(shù)為K2,根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算K1= 。根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷,溫度T1和T2的關(guān)系是(填序號(hào))__________。
A.T1>T2B.T1<T2 C.T1=T2 D.無法比較
(2)反應(yīng)生成的氣體E經(jīng)常用氫氧化鈉來吸收,現(xiàn)有0.4molE,若用200mL 3mol/L NaOH溶液將其完全吸收,溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)椋?u> .
(3)已知CH4、H2和CO的燃燒熱分別為890.3kJ/mol,285.8 kJ/mol和283.0 kJ/mol,工業(yè)上利用天然氣(主要成分是CH4)與CO2進(jìn)行高溫重整制備CO和H2,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: .
(4)CO還可以用做燃料電池的燃料,某熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視,該電池用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融鹽混合物作電解質(zhì),CO為負(fù)極燃?xì)猓諝馀cCO2 的混合氣為正極助燃?xì),制得?650 ℃下工作的燃料電池,寫出其負(fù)極和正極電極反應(yīng)方程式:負(fù)極: ;正極: .
【知識(shí)點(diǎn)】化學(xué)平衡移動(dòng)、計(jì)算、熱化學(xué)方程式書寫、蓋斯定律、電極反應(yīng)式的書寫
【答案解析】 (1)①2CO+2NO N2+2CO2(2分)
②3200 L/mol(或3200)(2分) A(2分)
⑵C(Na+)>C(HCO3-)>C(CO32-)>C(OH -)>C(H+)(2分)
(3) CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=+247.3 kJ•mol -1(2分)
⑷2CO+2CO32--4e-=4CO2(2分)O2+2CO2+4e-=2CO32-(2分)
解析:(1)①NO和CO在一定條件下轉(zhuǎn)化為兩種無毒氣體E和F,是氮?dú)夂投趸迹?/p>
應(yīng)的方程式為2CO+2NO N2+2CO2;通過平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的
量也驗(yàn)證這一反應(yīng);②利用“三段式”進(jìn)行計(jì)算:2CO + 2NO N2 + 2CO2
始態(tài)濃度(mol/L)0.05 0.05 0 0
變化量(mol/L) 0.04 0.04 0.02 0.04
平衡濃度(mol/L) 0.01 0.01 0.02 0.04
則K=C(N2)·C2(CO2)/ C2(CO)·C2(NO)=3200 L/mol;
該反應(yīng)放熱,從表中看出,從T1到T2,平衡正向移動(dòng),降低溫度,故A.T1>T2;
(2)氣體E是CO2,0.4mol CO2,用200mL 3mol/L NaOH溶液(物質(zhì)的量是0.6mol)將其完全吸收,產(chǎn)物生成0.2molNa2CO3和0.2molNaHCO3,CO32-和HCO3-要水解使溶液呈堿性,前者的水解程度遠(yuǎn)大于后者,所以離子濃度大小:
C(Na+)>C(HCO3-)>C(CO32-)>C(OH -)>C(H+)
(3) 根據(jù)CH4、H2、和CO的燃燒熱可知,各物質(zhì)燃燒的熱化學(xué)方程式:
①O2(g)+2H2(g)=2H2O(L)△H=-571.6kJ•mol -1;
②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(L)△H=-890.3kJ•mol-1;
③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ•mol-1,
利用蓋斯定律將②-①-③可得:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=+247. 3 kJ•mol -1;
(4)在燃料池中,正極上是CO2發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為:O2+2CO2+4e-=2CO32-,負(fù)極上是CO發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),反應(yīng)式:2CO+2CO32--4e-=4CO2,在轉(zhuǎn)移電子一樣多的情況下,兩極反應(yīng)相加得到總反應(yīng):2CO+O2=2CO2;
【思路點(diǎn)撥】本題考查比較綜合,可逆反應(yīng)平衡常數(shù)的簡(jiǎn)單計(jì)算方法,蓋斯定律的應(yīng)用。注意書寫熱化學(xué)方程式的要領(lǐng);電極反應(yīng)式的書寫要看電解質(zhì)中的離子存在形式。難度中等。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
類推是化學(xué)研究中常用的一種思維方式,下列有關(guān)離子反應(yīng)方程式的類推正確的是 ( )
已知 | 類推 | |
A | 向次氯酸鈣溶液中通CO2氣體:Ca2++2ClO-+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO | 向次氯酸鈣溶液中通SO2氣體:Ca2++2ClO-+SO2+H2O=CaSO3↓+2HClO |
B | 用惰性電極電解硫酸銅溶液:2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ | 用銅電極電解硫酸銅溶液:2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ |
C | 稀硫酸與Ba(OH)2溶液反應(yīng),pH=7時(shí),2H++SO+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O | 硫酸氫鈉溶液與Ba(OH)2溶液反應(yīng),pH=7時(shí),2H++SO+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O |
D | Ba(OH)2溶液逐滴滴入硫酸鋁鉀溶液至沉淀質(zhì)量達(dá)到最大值:2Ba2++4OH-+Al3++2SO42-=2BaSO4↓+AlO2-+2H2O | Ba(OH)2溶液逐滴滴入硫酸鋁銨溶液至沉淀質(zhì)量達(dá)到最大值:2Ba2++4OH-+Al3++2SO42- =2BaSO4↓+AlO2- +2H2O |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
漂白粉是一種常用的消毒劑。
(1)工業(yè)上生產(chǎn)漂白粉反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________
________________________________________________________________________,
漂白粉的有效成分為________。
(2)某探究小組從市場(chǎng)上購(gòu)買了一袋包裝破損的漂白粉,對(duì)該漂白粉的成分進(jìn)行探究。根據(jù)下列試劑,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
限選試劑:2 mol·L-1 NaOH溶液、2 mol·L-1 HCl溶液、2 mol·L-1 HNO3溶液、0.5 mol·L-1 BaCl2溶液、0.01 mol·L-1 AgNO3溶液、澄清石灰水、石蕊試液、酚酞試液、蒸餾水。
實(shí)驗(yàn)步驟 | 預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論 |
步驟1:取適量漂白粉溶于足量蒸餾水,充分?jǐn)嚢,靜置,過濾,得沉淀和濾液。 | |
步驟2:向沉淀加入適量2 mol·L-1 HCl溶液,將產(chǎn)生的氣體通入________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ | 現(xiàn)象:________________________________________________________________________ 結(jié)論:________________________________________________________________________ |
步驟3:取濾液分裝A、B兩支試管。向A試管,________________________________________________________________________ | 現(xiàn)象:溶液先變紅色,然后褪色。 結(jié)論:________________________________________________________________________ |
步驟4:向B試管,________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ | 現(xiàn)象:產(chǎn)生白色沉淀。 結(jié)論:________________________________________________________________________ |
(3)探究小組為測(cè)定漂白粉中Ca(ClO)2的含量:稱取漂白粉b g加水溶解后配制成100 mL溶液,準(zhǔn)確量取25.00 mL于錐形瓶并加入足量鹽酸和KI溶液,充分反應(yīng)后,溶液中的游離碘用0.100 0 mol/L的Na2S2O3溶液滴定,滴定2次,平均消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。則該漂白粉中Ca(ClO)2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________________________________________________________________________。
(只列算式,不做運(yùn)算,已知:Mr[Ca(ClO)2]=143;Ca(ClO)2+4HCl===2Cl2↑+CaCl2+2H2O,2Na2S2O3+I(xiàn)2===Na2S4O6+2NaI)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
燃燒0.1 mol兩種氣態(tài)烴的混合物,生成3.58 L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)和3.6 g H2O,則混合氣體中( )
A.一定有甲烷 B.一定有乙烷
C.一定無甲烷 D.一定有丙烷
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
CO2和CH4是兩種重要的溫室氣體,通過CH4和CO2反應(yīng)制造更高價(jià)值化學(xué)品是目前的研究目標(biāo)。
(1)250℃時(shí),以鎳合金為催化劑,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,發(fā)生如下反應(yīng):CO2 (g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。平衡體系中各組分體積分?jǐn)?shù)如下表:
物質(zhì) | CH4 | CO2 | CO | H2 |
體積分?jǐn)?shù) | 0.1 | 0.1 | 0.4 | 0.4 |
①此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__________
②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=890.3 kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g) △H=+2.8 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=566.0 kJ·mol-1
反應(yīng)CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 的△H=________________
(2)以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑,可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。
①在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如右圖所示。250~300℃時(shí),溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_____________________
②為了提高該反應(yīng)中CH4的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是________________________
③將Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的離子方程式為___________________________
(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。①如果尋找吸收CO2的其他物質(zhì),下列建議合理的是______
a.可在堿性氧化物中尋找
b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找
c.可在具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)中尋找
②Li2O吸收CO2后,產(chǎn)物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、釋放CO2。原理是:在500℃,CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3;平衡后加熱至700℃,反應(yīng)逆向進(jìn)行,放出CO2,Li4SiO4再生,說明該原理的化學(xué)方程式是___________________________
(4)利用反應(yīng)A可將釋放的CO2轉(zhuǎn)化為具有工業(yè)利用價(jià)值的產(chǎn)品。
反應(yīng)A:
高溫電解技術(shù)能高效實(shí)現(xiàn)(3)中反應(yīng)A,工作原理示意圖如下:
CO2在電極a放電的反應(yīng)式是_____________________________________________
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
二氧化錳可用作干電池去極劑,合成工業(yè)的催化劑和氧化劑,玻璃工業(yè)和搪瓷工業(yè)的著色劑、消色劑、脫鐵劑等。
Ⅰ(1)鋅—錳堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn),因而得到廣泛應(yīng)用。電池的總反應(yīng)式為Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)===Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。
電池的正極反應(yīng)式為________________________________
Ⅱ某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組擬從廢舊干電池中回收二氧化錳制取碳酸錳。
①將干電池剖切、分選得到黑色混合物(主要成分為MnO2)洗滌、過濾、烘干。
②將上述固體按固液體積比2:9加入濃鹽酸、加熱,反應(yīng)完全后過濾、濃縮。
③向上述溶液中加入Na2CO3溶液,邊加邊攪拌,再過濾即可得到碳酸錳。
(2)在第②步中,將上述固體與濃鹽酸混合的目的是________________________________
(3)有人認(rèn)為,將第③步中的Na2CO3溶液換成NH4HCO3溶液,也能達(dá)到上述目的,但同時(shí)有氣體生成。請(qǐng)寫出加入NH4HCO3溶液時(shí)發(fā)生的離子反應(yīng)方程式:
_______________________________________
Ⅲ 濕法煉錳即電解硫酸錳溶液法。電解錳的生產(chǎn)過程分為化合浸取、氧化凈化及沉淀除雜、產(chǎn)品回收。其生產(chǎn)工藝流程如下:
已知:①菱錳礦中主要成份是碳酸錳,主要雜質(zhì)是Fe2+、Co2+、Ni2+。
②生成氫氧化物的pH如下表:(若某離子濃度小于等于10-5mol/L,則認(rèn)為完全沉淀)
物質(zhì) | Fe(OH)2 | Ni(OH)2 | Co(OH)2 | Mn(OH)2 |
開始沉淀pH | 7.5 | 7.7 | 7.6 | 8.3 |
完全沉淀pH | 9.7 | 8.4 | 8.2 | 9.8 |
③有關(guān)難溶氫氧化物和硫化物pKsp數(shù)據(jù)(pKsp=-lgKsp):
難溶物質(zhì) | Fe(OH)3[來源:全,品…中&高*考+網(wǎng)] | Ni(OH)2 | Co(OH)2 | NiS | CoS |
pKsp | 38.55 | 15.26 | 14.7 | 18.49 | 20.40 |
(4)菱錳礦粉與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________。
(5)使用氨水的目的是調(diào)節(jié)pH值在________之間(填pH范圍,精確到小數(shù)點(diǎn)后1位數(shù)字)。
在“浸出液”中加入(NH4)2S(硫化銨)的目的是_________________________________
(6)電解槽中使用的是惰性電極板,電解反應(yīng)方程式為_________________________
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
發(fā)展混合動(dòng)力車是實(shí)施節(jié)能減排的重要措施之一;旌蟿(dòng)力車的電動(dòng)機(jī)目前一般使用的是鎳氫電池。汽車上坡或加速時(shí),電動(dòng)機(jī)提供推動(dòng)力,降低了汽油的消耗;在剎車和下坡時(shí)電動(dòng)機(jī)處于充電狀態(tài)以節(jié)省能耗。鎳氫電池采用鎳的化合物為正極,儲(chǔ)氫金屬(以M表示)為負(fù)極,堿液(主要為KOH)為電解液.鎳氫電池充放電原理如圖,其總反應(yīng)式為: H2+2NiOOH2Ni(OH)2
下列有關(guān)混合動(dòng)力車的判斷正確的是( 。
A.在上坡或加速時(shí),每消耗22.4LH2,從電極甲流向電極乙的電子是2mol
B.在上坡或加速時(shí),乙電極周圍溶液的pH將減小
C.在剎車和下坡時(shí),溶液中的K+向乙電極遷移
D.在剎車和下坡時(shí),甲電極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
根據(jù)如圖所示,下列判斷錯(cuò)誤的是( )
A.還原性:Co>Cd>Ag
B.還原性:Ag>Co>Cd
C.氧化性:Co2+>Cd2+>Ag+
D.氧化性:Ag+>Co2+>Cd2+
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
下列反應(yīng)中,反應(yīng)后固體物質(zhì)增重的是
A.氫氣通過灼熱的CuO粉末 B.二氧化碳通過Na2O2粉末
C.鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應(yīng) D.將鋅粒投入Cu(NO3)2溶液
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