【題目】納米級(jí)Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注。
(1)已知:①2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s) △H=-169kJ/mol
②C+1/2O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ/mol
③Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s) △H=-157kJ/mol
用炭粉在高溫條件下還原CuO的方法制得納米級(jí)Cu2O的熱化學(xué)方程式為_______________。
(2)采用離子交換膜控制電解液中OH-的濃度也可以制備納米級(jí)Cu2O,裝置如圖所示:
為保證電解能持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行,若電解槽中的離子交換膜只允許一種離子通過,則該交換膜應(yīng)為_____ (填“Na+”或“H+”或“OH-”)離子交換膜,該電池的陽極反應(yīng)式為_______。
(3)用Cu2O做催化劑,工業(yè)上在一定條件一下,可以用一氧化碳與氫氣反應(yīng)合成甲醇:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
①甲圖是反反應(yīng)時(shí)CO和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化情況。從反應(yīng)開始到平衡,用H2濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(H2)=_________。
②乙圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量的變化。請(qǐng)?jiān)谝覉D中畫出用Cu2O作催化劑時(shí)“反應(yīng)過程——能量”示意圖_________。
③溫度升高,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K_____(填“增大”、“不變”或“減小”)。
④ 某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)后,達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得c(CO)=0.2mol/L,則該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)為_____(保留一位有效數(shù)字)。相同溫度下,若向上述2L密閉容器中加入4molCO、3molH2、1molCH3OH,反應(yīng)開始時(shí),v(正)____v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
⑤ 在容積均為1L的a、b、c、d、e,5個(gè)密閉容器中都分別充入1molCO和2molH2的混合氣體,控溫。圖丙表示5個(gè)密閉容器溫度分別為T1~T5、反應(yīng)均進(jìn)行到5min時(shí)甲醇的體積分?jǐn)?shù),要使容器c中的甲醇體積分?jǐn)?shù)減少,可采取的措施有___________。
⑥ 據(jù)研究,反應(yīng)體系中含少量CO2有利于維持催化劑Cu2O的量不變,原因是_______(用化學(xué)方程式表示)。
【答案】 2CuO(s)+C(s) Cu2O(s)+CO(g) △H=+34.5kJ/mol OH- 2Cu-2e-+2OH-=CuO+H2O 0.15mol/(L·min) 減小 2 大于 略 Cu2O+CO=2Cu+CO2
【解析】(1)已知:①2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s) △H=-169kJ/mol,②C+1/2O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ/mol,③Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s) △H=-157kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律可知①+②-③×2即得到炭粉在高溫條件下還原CuO的方法制得納米級(jí)Cu2O的熱化學(xué)方程式為2CuO(s)+C(s) Cu2O(s)+CO(g) △H=+34.5kJ/mol。(2)該電池的陽極是銅失去電子,轉(zhuǎn)化為氧化亞銅,則反應(yīng)式為2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O。由于陽極消耗氫氧根,所以該交換膜應(yīng)為OH-離子交換膜。(3)①甲圖中平衡時(shí)甲醇是0.75mol/L,則根據(jù)方程式可知消耗氫氣是1.5mol/L,所以從反應(yīng)開始到平衡,用H2濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(H2)=1.5mol/L÷10min=0.15mol/(L·min)。②催化劑能降低活化能,但反應(yīng)熱不變,所以示意圖為。③反應(yīng)物總能量高于生成物總能量,屬于放熱反應(yīng),溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小。④
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
起始濃度(mol/L) 1 3 0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L) x 2x x
平衡濃度(mol/L) 1-x 3-2x x
則1-x=0.2,解得x=0.8,所以該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)為;相同溫度下,若向上述2L密閉容器中加入4molCO、3molH2、1molCH3OH,反應(yīng)開始時(shí)濃度熵為<2,所以反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,即v(正)大于v(逆)。⑤要降低甲醇含量,平衡逆向移動(dòng),可采取的措施有升溫或減壓。⑥反應(yīng)體系中含少量CO2有利于維持催化劑Cu2O的量不變,這說明CO2能與銅反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氧化亞銅,方程式為Cu2O+CO=2Cu+CO2。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某有機(jī)物在氧氣中充分燃燒,生成的CO2和H2O的物質(zhì)的量之比為1:2,則
A. 分子中C、H、O個(gè)數(shù)之比為1:2:3 B. 分子中C、H個(gè)數(shù)之比為1:2
C. 分子中可能含有氧原子 D. 此有機(jī)物的最簡(jiǎn)式為CH4
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一種碳納米管能夠吸附氫氣,用這種材料吸氫后制備的二次電池(充放電電池)工作原理如下圖所示,該電池的電解質(zhì)為6 mol·L-1KOH溶液,下列說法中正確的是
A.放電時(shí)K+移向碳電極
B.放電時(shí)電池負(fù)極的電極反應(yīng)為H2-2e-= 2H+
C.充電時(shí)鎳電極的電極反應(yīng)為Ni(OH)2 + OH――e-= NiO(OH) + H2O
D.該電池充電時(shí)將碳電極與電源的正極相連,發(fā)生氧化反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列各圖均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu),按要求回答下列問題。
(1)甲烷的比例模型是________,甲烷的電子式是__________ (填序號(hào))。
(2)寫出甲烷與氯氣發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________(只寫第一步),該反應(yīng)的反應(yīng)類型是________________。
(3)相對(duì)分子質(zhì)量為100的烷烴的分子式是_______________。
(4)甲烷與丙烷互為________。
A. 同位素 B. 同素異形體 C. 同系物 D. 同分異構(gòu)體
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列敘述正確的是( )
A.Na2O與Na2O2都是堿性氧化物
B.生石灰能與水反應(yīng),可用來干燥氨氣
C.從海水中提取物質(zhì)都必須通過化學(xué)反應(yīng)才能實(shí)現(xiàn)
D.氯化鋁是一種離子型電解質(zhì),可用于電解法制鋁
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】石油裂解可獲得 A。已知 A 在通常狀況下是一種相對(duì)分子量為 28 的氣體,A 通過加聚反應(yīng)可以得到 F,F(xiàn) 常作為食品包裝袋的材料。有機(jī)物 A、B、C、D、E、F 有如下圖的關(guān)系。
(1)C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為___________________。
(2)寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式___________________。
(3)寫出反應(yīng)②的化學(xué)方程式___________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列各組物質(zhì),按化合物、單質(zhì)、混合物順序排列的是( )
A.燒堿、液態(tài)氧、碘酒 B.生石灰、白磷、熟石灰
C.干冰、鐵、氯化氫 D.空氣、氮?dú)狻⒛懙\
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