【題目】世界能源消費(fèi)的90%以上依靠化學(xué)技術(shù)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)質(zhì)子交換膜燃料電池中作為燃料的H2通常來(lái)自水煤氣。
已知:C(s)+O2(g)=CO(g)ΔH1=-110.35kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH2=-571.6kJ·mol-1
H2O(l)=H2O(g)ΔH3=+44.0kJ·mol-1
①則反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH4=__________。
②某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室模擬反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),其平衡常數(shù)表達(dá)式為K=_______。一定溫度下,在2L盛有足量炭粉的恒容密閉容器(固體所占體積忽略不計(jì))中通入0.8molH2O,6min時(shí)生成0.7gH2,則6min內(nèi)以CO表示的平均反應(yīng)速率為________(保留3位有效數(shù)字)。
(2)燃料氣(流速為1800mL·min-1;體積分?jǐn)?shù)為50%H2,0.98%CO,1.64%O2,47.38%N2)中的CO會(huì)使電極催化劑中毒,使用CuO/CeO2催化劑可使CO優(yōu)先氧化而脫除。
①160℃、CuO/CeO2作催化劑時(shí),CO優(yōu)先氧化的化學(xué)方程式為__________。
②CeO2可由草酸鈰[Ce2(C2O4)3]隔絕空氣灼燒制得,同時(shí)生成兩種氣體,則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。
③在CuO/CeO2催化劑中加入不同的酸(HIO3或H3PO4),測(cè)得燃料氣中CO優(yōu)先氧化的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如下圖所示。
加入________(填酸的化學(xué)式)的CuO/CeO2催化劑催化性能最好。溫度為120℃,催化劑為CuO/CeO2HIO3時(shí),反應(yīng)0.5h后CO的體積為______mL。
(3)LiOH是制備鋰離子電池正極材料的重要原料,采用惰性電極電解制備LiOH的裝置如下圖所示。
①通電后,Li+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向________(填“M”或“N”)極區(qū)遷移。
②電極N產(chǎn)生的氣體a通入淀粉-KI溶液,溶液變藍(lán),持續(xù)一段時(shí)間后,藍(lán)色可逐漸褪去。據(jù)此寫(xiě)出電極N的電極反應(yīng)式:___________;藍(lán)色逐漸褪去是因?yàn)槿芤褐兄饾u生成HIO3,寫(xiě)出此反應(yīng)的化學(xué)方程式:_______。
【答案】+131.45kJ·mol-1 0.0292mol·L-1·min-1 2CO+O2 2CO2 Ce2(C2O4)32CeO2+4CO↑+2CO2↑ HIO3 105.84 M 2Cl--2e-=Cl2↑ 5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl
【解析】
⑴①利用蓋斯定律來(lái)計(jì)算反應(yīng)C(s)+H2O(g) CO(g) +H2(g)的ΔH4;②根據(jù)方程式得到平衡常數(shù)表達(dá)式,再計(jì)算6min時(shí)生成H2質(zhì)量和濃度,根據(jù)反應(yīng)轉(zhuǎn)化的c(CO)=c(H2),計(jì)算速率。
⑵①160℃、CuO/CeO2作催化劑時(shí),CO優(yōu)先氧化為CO2;②隔絕空氣灼燒草酸鈰[Ce2(C2O4)3]分解制得CeO2,同時(shí)生成CO和CO2;③相同時(shí)間內(nèi),CO的轉(zhuǎn)化率越高,說(shuō)明催化性能越好,由圖象可知加入HIO3的CuO/CeO2催化劑催化性能最好;根據(jù)題知信息計(jì)算反應(yīng)0.5h后CO的體積。
⑶電極N上產(chǎn)生的氣體a通入淀粉-KI溶液,溶液變藍(lán),持續(xù)一段時(shí)間后,藍(lán)色可逐漸褪去,則氣體a為Cl2,電極N為陽(yáng)極;電極M是陰極,電極N的電極反應(yīng)式為2Cl--2e- = Cl2↑;藍(lán)色逐漸褪去是因?yàn)槿芤褐兄饾u生成HIO3,說(shuō)明Cl2將I2氧化成了HIO3。
⑴①已知:①C(s)+O2(g) = CO(g) ΔH1=-110.35kJ·mol-1;②2H2(g) +O2(g) = 2H2O(l) ΔH2=-571.6kJ·mol-1;③H2O(l)= H2O(g) ΔH3=+44.0kJ·mol-1。則反應(yīng)C(s)+H2O(g) CO(g) +H2(g) 可以通過(guò)①-②×-③得到,所以ΔH4=①-②×-③=(-110.35kJ·mol-1)-(-571.6kJ·mol-1)×-(+44.0kJ·mol-1)=+131.45kJ·mol-1。②反應(yīng)C(s)+H2O(g) CO(g) +H2(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式為;6min時(shí)生成0.7gH2,,根據(jù)反應(yīng)C(s)+H2O(g) CO(g) +H2(g)可知,轉(zhuǎn)化的c(CO)=c(H2),則6min內(nèi)以CO表示的平均反應(yīng)速率為;故答案為:+131.45kJ·mol-1;;0.0292mol·L-1·min-1。
⑵①160℃、CuO/CeO2作催化劑時(shí),CO優(yōu)先氧化為CO2,方程式為2CO+O22CO2;故答案為:2CO+O2 2CO2。
②隔絕空氣灼燒草酸鈰[Ce2(C2O4)3]分解制得CeO2,同時(shí)生成CO和CO2,反應(yīng)方程式為Ce2(C2O4)32CeO2+4CO↑+2CO2↑;故答案為:Ce2(C2O4)32CeO2+4CO↑+2CO2↑。
③相同時(shí)間內(nèi),CO的轉(zhuǎn)化率越高,說(shuō)明催化性能越好,由圖象可知加入HIO3的CuO/CeO2催化劑催化性能最好。120℃時(shí),0.5h后CO的轉(zhuǎn)化率是80%,燃料流速為1800mL·min-1,CO的體積分?jǐn)?shù)為0.98%,則反應(yīng)0.5h后CO的體積為1800mL·min-1×0.5h×60min·h-1×0.98%×(1-80%)=105.84mL;故答案為:HIO3;105.84。
⑶電極N上產(chǎn)生的氣體a通入淀粉-KI溶液,溶液變藍(lán),持續(xù)一段時(shí)間后,藍(lán)色可逐漸褪去,則氣體a為Cl2,電極N為陽(yáng)極;電極M是陰極,電極M上H+放電產(chǎn)生H2,促進(jìn)水的電離,LiOH在M極區(qū)制得,Li+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向M極區(qū)遷移。電極N為陽(yáng)極,電極N的電極反應(yīng)式為2Cl--2e- = Cl2↑;藍(lán)色逐漸褪去是因?yàn)槿芤褐兄饾u生成HIO3,說(shuō)明Cl2將I2氧化成了HIO3,則Cl2被還原成HCl,反應(yīng)的化學(xué)方程式為5Cl2+I2+6H2O = 2HIO3 +10HCl;故答案為:M;2Cl--2e-=Cl2↑;5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某化學(xué)小組以苯甲酸為原料,制取苯甲酸甲酯,已知有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)如下表:
物質(zhì) | 甲醇 | 苯甲酸 | 苯甲酸甲酯 | |
沸點(diǎn)/℃ | 64.7 | 249 | 199.6 | |
密度/g.cm-3 | 0.792 | 1.2659 | 1.0888 | |
Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品
在圓底燒瓶中加入12.2 g苯甲酸和20 mL甲醇(密度約為0.79 g·cm-3),再小心加入3 mL濃硫酸,混勻后,投入幾塊碎瓷片,小心加熱使反應(yīng)完全,得苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品。
(1)濃硫酸的作用是______________;若反應(yīng)產(chǎn)物水分子中有同位素18O,寫(xiě)出能表示反應(yīng)前后18O位置的化學(xué)方程式:_________________________________________。
(2)甲和乙兩位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖所示的兩套實(shí)驗(yàn)室合成苯甲酸甲酯的裝置(夾持儀器和加熱儀器均已略去)。根據(jù)有機(jī)物的沸點(diǎn),最好采用__________裝置(填“甲”或“乙”)
(3)反應(yīng)物CH3OH應(yīng)過(guò)量,理由是__________________________。
Ⅱ.粗產(chǎn)品的精制
(4)苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品中往往含有少量甲醇、苯甲酸和水等,現(xiàn)擬用下列流程圖進(jìn)行精制,請(qǐng)?jiān)诹鞒虉D中方括號(hào)內(nèi)填入操作方法的名稱(chēng)。
(5)通過(guò)計(jì)算,苯甲酸甲酯的產(chǎn)率為__________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】鋰—銅空氣燃料電池(如圖)容量高、成本低,該電池通過(guò)一種復(fù)雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電力,其中放電過(guò)程為:2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中,氧化劑為O2
B. 放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為:Cu2O+H2O+2e-=2Cu+2OH-
C. 放電時(shí),當(dāng)電路中通過(guò)0.1 mol電子的電量時(shí),有0.1 mol Li+透過(guò)固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng),有標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12 L氧氣參與反應(yīng)
D. 通空氣時(shí),銅被腐蝕,表面產(chǎn)生Cu2O
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】一種形狀像布袋結(jié)構(gòu)的烯烴分子,其形狀和結(jié)構(gòu)如圖所示,有關(guān)說(shuō)法不正確的是( )
A. 該烯烴的分子式為C5H4
B. 該分子所有碳原子在同一平面
C. 1 mol該有機(jī)物最多可與2 mol Br2發(fā)生加成反應(yīng)
D. 與其互為同分異構(gòu)體且只含三鍵的鏈烴不止—種
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】Z是一種常見(jiàn)的工業(yè)原料,實(shí)驗(yàn)室制備Z的化學(xué)方程式如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A.1molZ最多能與7molH2反應(yīng)
B.Z分子中的所有原子一定共平面
C.可以用酸性KMnO4溶液鑒別X和Y
D.X的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)和醛基的結(jié)構(gòu)有14種(不考慮立體異構(gòu))
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】根據(jù)下述轉(zhuǎn)化關(guān)系,回答問(wèn)題:
已知:①+CH3BrCH3+HBr;
②C物質(zhì)苯環(huán)上一鹵代物只有兩種。
(1)寫(xiě)出B物質(zhì)的名稱(chēng)__________;D物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式________。
(2)寫(xiě)出反應(yīng)②的類(lèi)型________;反應(yīng)⑤的條件________。
(3)寫(xiě)出反應(yīng)⑥的化學(xué)方程式:________________________________。
(4)寫(xiě)出D+E反應(yīng)的化學(xué)方程式:_______________。
(5)反應(yīng)②還有可能生成一種C16H18的有機(jī)物,其苯環(huán)上一鹵代物也只有兩種,寫(xiě)出它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:_______________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】25 ℃時(shí),下列說(shuō)法正確的是( 。
A.0.1 mol·L-1 (NH4)2SO4溶液中c()<c()
B.0.02 mol·L-1氨水和0.01 mol·L-1氨水中的c(OH-)之比是2∶1
C.向醋酸鈉溶液中加入醋酸使溶液的pH=7,此時(shí)混合液中c(Na+)>c(CH3COO-)
D.向0.1 mol·L-1 NaNO3溶液中滴加鹽酸使溶液的pH=5,此時(shí)混合液中c(Na+)=c()(不考慮酸的揮發(fā)與分解)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某溫度下,向10 mL 溶液中滴加的溶液,滴加過(guò)程中,溶液中與溶液體積(V)的關(guān)系如圖所示,下列說(shuō)法正確的是( )已知: 。
A. 該溫度下
B. X、Y、Z三點(diǎn)中,Y點(diǎn)水的電離程度最小
C. 溶液中:
D. 向100 mL 濃度均為的混合溶液中逐滴加入的溶液,先沉淀
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( 。
A. 苯酚鈉溶液中通入少量的二氧化碳,產(chǎn)物是苯酚和碳酸鈉
B. 苯的同系物中,苯環(huán)和側(cè)鏈相互影響,使得二者均易被氧化
C. 在核磁共振氫譜中出現(xiàn)兩組峰,其氫原子數(shù)之比為3:2
D. 苯甲醛、苯乙烯分子中的所有原子可能處于同一平面
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