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12.甲醇是一種重要化工原料,又是一種可再生能源,具有開發(fā)和應用的廣闊前景.
(1)已知:CH3OH(g)═HCHO(g)+H2(g)△H=+84kJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ•mol-1
工業(yè)上常以甲醇為原料制取甲醛,請寫出CH3OH(g)與O2(g)反應生成HCHO(g)和H2O(g)的熱化學方程式:2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)△H=-316kJ•mol-1
(2)工業(yè)上可用如下方法合成甲醇,化學方程式為CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),已知某些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表:
化學鍵C-CC-HH-HC-OC≡OO-H
鍵能/kJ•mol-1348413436358x463
請回答下列問題:

①該反應的△S<(填“>”或“<”)0.圖1中曲線a到曲線b的措施是加入催化劑.
②已知CO中的C與O之間為三鍵,其鍵能為x kJ•mol-1,則x=1097.
(3)由甲醇、氧氣和NaOH溶液構成的新型手機電池,可使手機連續(xù)使用一個月才充一次電.
①該電池負極的電極反應式為CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O.
②若以該電池為電源,用石墨作電極電解200mL含有如表離子的溶液.
離子Cu2+H+Cl-SO42-
c/mol•L-10.5220.5
電解一段時間后,當兩極收集到相同體積(相同條件下)的氣體時(忽略溶液體積的變化及電極產物可能存在的溶解現(xiàn)象)陽極上收集到氧氣的質量為3.2g.
(4)電解水蒸氣和CO2產生合成氣(H2+CO).較高溫度下(700~1 000℃),在SOEC兩側電極上施加一定的直流電壓,H2O和CO2在氫電極發(fā)生還原反應產生O2-,O2-穿過致密的固體氧化物電解質層到達氧電極,在氧電極發(fā)生氧化反應得到純O2.由圖2可知A為直流電源的負極(填“正極”或“負極”),請寫出以H2O為原料生成H2的電極反應式:H2O+2e-=H2↑+O2-

分析 (1)已知:①CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g)△H=+84kJ/mol;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484kJ/mol,可利用蓋斯定律將2×①+②得到CH3OH(g)與O2(g)反應生成HCHO(g)和H2O(g)的熱化學方程式;
(2)①據(jù)反應前后氣體總物質的量的變化分析;曲線a到曲線b,活化能降低,可加入催化劑;
②依據(jù)化學反應焓變=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和來分析;
(3)①甲醇燃料電池中正極上氧氣得電子生成二氧化碳,甲醇在負極失電子,堿溶液中生成碳酸鹽;
②電解原理:陰極上顯示銅離子得電子,然后是氫離子得電子產生氫氣,在陽極上是氯離子失電子的反應,產生氯氣,然后是氫氧根離子失電子產生氧氣,一段時間后,當兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體時,根據(jù)電子守恒計算陽極上收集到氧氣的質量;
(4)由圖示可知A極水、二氧化碳生成氫氣、CO,應發(fā)生還原反應,為陰極反應.

解答 解:(1)已知:①CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g)△H=+84kJ/mol;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484kJ/mol,將2×①+②得到CH3OH(g)與O2(g)反應生成HCHO(g)和H2O(g)的熱化學方程式為2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)△H=-316 kJ•mol-1,
故答案為:2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)△H=-316 kJ•mol-1;
(2)2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g),這是一個氣體體積減小的反應,故△S<0;曲線a到曲線b,活化能降低,應為加入催化劑;
故答案為:<;加入催化劑;
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH (g)的焓變=反應物總鍵能之和-生成物總鍵能之和,設CO中碳氧鍵的鍵能為X,結合圖表提供的化學鍵的鍵能,則△H═X+2×436KJ/mol-(3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol)=(419-510)kJ•mol-1=-91kJ•mol-1,解得:X=1097KJ/mol,
故答案為:1097;
(3)①燃料電池,電池的一個電極通 入空氣,另一個電極通入甲醇氣體,電解質是氫氧化鈉溶液,根據(jù)原電池原理,負極電極反應是CH3OH失去電子生成CO32-:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O,
故答案為:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O;
②陰極上顯示銅離子得電子,Cu2++2e-=Cu,200mL0.5mol/L的銅離子得電子物質的量是0.2mol,然后是2H++2e-=H2↑,在陽極上是0.4mol氯離子失電子的反應,產生氯氣0.2mol,2Cl--2e-=Cl2↑,轉移電子是0.4mol,然后是氫氧根離子失電子產生氧氣,4OH--4e-=O2↑+2H2O,當兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體時,假設產生氧氣的物質的量是x,在陽極上產生氣體是(0.2+x)mol,根據(jù)電子守恒,得到0.4+4x=0.2+2(0.2+x),解得x=0.1mol,即陽極上收集到氧氣的質量為3.2 g,
故答案為:3.2 g;
(4)由圖示可知A極水、二氧化碳生成氫氣、CO,應發(fā)生還原反應,為陰極反應,則A為電源的負極,生成氫氣的反應為H2O+2e-=H2↑+O2-,
故答案為:負極;H2O+2e-=H2↑+O2-

點評 本題考查較為綜合,涉及反應熱與焓變、化學平衡的移動以及電解等知識,為高考常見題型,側重于學生的分析能力和計算能力的考查,注意把握反應熱的計算以及電解的工作原理,難度中等.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

13.鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池.放電時的總反應為:Fe+Ni2O3+3H2O═Fe(OH)2+2Ni(OH)2.下列有關該電池的說法錯誤的是( 。
A.電池的電解液為堿性溶液,負極為Fe
B.電池放電時,負極反應為Fe+2OH--2e-═Fe(OH)2
C.電池充電過程中,陰極附近溶液的pH減小
D.電池充電時,OH-向陽極遷移

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

14.按要求完成下列填空:
(1)${\;}_{1}^{1}$H、${\;}_{1}^{2}$H、${\;}_{1}^{3}$H互為A,16O218O3互為C.
A.同位素                        B.相同物質
C.同素異形體                    D.同分異構體
(2)寫出下列物質的電子式:
①MgCl2;           ②NaOH;
(3)寫出下列物質的結構式:
①C2H2H-C≡C-H;           ②H2OH-O-H;
(4)已知拆開1mol H-H鍵、1mol N-H鍵、1mol N≡N鍵分別需要的能量是436KJ、391KJ、946KJ,則N2與H2反應生成NH3的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92kJ/mol.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

11.某烴的分子組成是苯環(huán)上2個互為對位的碳原子上連接有2個丁基,結構可以表示為,符合這一結構的烴有( 。
A.16種B.12種C.8種D.10種

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

7.500mL NaNO3和Cu(NO32的混合溶液中c(NO3-)=6mol/L,用石墨作電極電解此溶液,當通電一段時間后,兩極均收集到氣體22.4L(標準狀況下),假定電解后溶液體積仍為500mL,下列說法正確的是( 。
A.原混合溶液中c(Na+)=6 mol
B.電解后得到的Cu的物質的量為2 mol
C.上述電解過程中共轉移8 mol電子
D.電解后溶液中c(H+)=4 mol/L

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

17.氮化鋁(AlIN)是一種新型無機非金屬材料.某AlN樣品僅含有Al2O3雜質,為側定AlN的含量.設計如下三種實驗方案.
己知:AlN+NaOH+H2O═NaAIO2+NH3
【方案1】取一定量母的樣品,用圖1裝置測量樣品中AlN的純度(夾持裝置已略去).

(1)如圖C裝置中球形干燥管的作用是防止倒吸.
(2)完成以下實驗步驟:組裝好實驗裝置,首先檢查裝置氣密性,再加入實驗藥品.接下來的實驗操作是關閉K1,打開K2,打開分液漏斗活塞,加入NaOH濃溶液,至不再產生氣體.打開K1,通入氮氣一段時間,測定C裝置反應前后的質量變化.通入氮氣的目的是把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置.
(3)由于裝置存在缺陷,導致測定結果偏高,請?zhí)岢龈倪M意見C裝置出口處連接一個干燥裝置.
【方案2】用如圖2裝置測定mg樣品中A1N的純度(部分夾持裝置已略去).
(4)導管a的主要作用是保持氣壓恒定,使NaOH濃溶液容易流下.
(5)為測定生成氣體的體積,量氣裝置中的X液體可以是ad(填選項序號).
a.CCl4b.H2O      c.NH4Cl溶液             d.
(6)若mg樣品完全反應,測得生成氣體的體積為VmL(已轉換為標準狀況),則AlN的質量分數(shù)是$\frac{41V}{22400m}$×100%(用含m、V的數(shù)學表達式表示).

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

4.電鍍廠曾采用有氰電鍍工藝,處理有氰電鍍的廢水時,可在催化劑TiO2作用下,先用NaClO將CN-離子氧化成CNO-,在酸性條件下CNO-繼續(xù)被NaClO氧化成N2和CO2.環(huán)保工作人員在密閉系統(tǒng)中用如圖裝置進行實驗,以證明處理方法的有效性,并通過測定二氧化碳的量確定CN-被處理的百分率.

將濃縮后含CN-離子的污水與過量NaClO溶液的混合液共200mL(其中CN-的濃度為0.05mol•L-1倒入甲中,塞上橡皮塞,一段時間后,打開橡皮塞和活塞,使溶液全部放入乙中,關閉活塞.回答下列問題:
(1)甲中反應的離子方程式為CN-+ClO-═CNO-+Cl-,乙中反應的離子方程式為2CNO-+6ClO-+8H+═N2↑+2CO2↑+3Cl2↑+4H2O.
(2)乙中生成的氣體除N2和CO2外,還有HCl及副產物Cl2等.丙中加入的除雜試劑是飽和食鹽水,其作用是除去HCl氣體,丁在實驗中的作用是去除Cl2,裝有堿石灰的干燥管的作用是防止空氣中CO2進入戊中影響測定準確度.
(3)戊中盛有含Ca(OH)2 0.02mol的石灰水,若實驗中戊中共生成0.82g沉淀,則該實驗中測得CN-被處理的百分率等于82%.該測得值與工業(yè)實際處理的百分率相比總是偏低,簡要說明可能原因之一①裝置乙、丙、丁中可能滯留有CO2,②CO2產生丁速度較快未與戊中丁澄清石灰水充分反應,③Cl2、HCl在丙、丁中未吸收完全.

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科目:高中化學 來源: 題型:推斷題

1.短周期元素D、E、X、Y、Z原子序數(shù)逐漸增大.它們的最簡氫化物分子的空間構型依次是正四面體、三角錐形、正四面體、角形(V形)、直線形.回答下列問題:
(1)Y的最高價氧化物的化學式為SO3;Z的核外電子排布式是1s22s22p63s23p5
(2)D的最高價氧化物與E的一種氧化物為等電子體,寫出E的氧化物的化學式N2O.
(3)D和Y形成的化合物,其分子的空間構型為直線型.D原子的軌道雜化方式是sp.
(4)寫出一個驗證Y與Z的非金屬性強弱的離子反應方程式H2S+Cl2═2H++2Cl-+S↓.
(5)金屬鎂和E的單質在高溫下反應得到的產物與水反應生成兩種堿性物質,該反應的化學方程式是Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)2+2NH3↑.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

2.下列有關17O的說法正確的是??( 。
A.質子數(shù)為8B.中子數(shù)為8C.核外電子數(shù)為17D.原子序數(shù)為17

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