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Ⅰ在催化剂作用下,CO2和H2可以制取甲醇。用工业废气中的可制取甲醇,其反应为:CO2+3H2CH3OH+H2O 常温常压下已知下列反应的能量变化如图示:

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式:                              
Ⅱ硼氢化钠(NaBH4)是有机合成中的重要还原剂。最新研究发现,以NaBH4和H2O2为原料,NaOH溶液作电解质溶液,可以设计成全液流电池,其工作原理如图所示,假设电池工作前左右两槽溶液的体积各为1L,回答下列问题:

(1)电极b为           (填“正极”或“负极”),电极a上发生反应的电极反应式为                                     
(2)电池工作时,Na+     极(填“a”或“b”)移动,当左槽产生0.0125molBO2离子时,右槽溶液pH=           
(3)用该电池电解一定浓度的CuSO4溶液至无色后继续电解一段时间。断开电路,向溶液中加入0.1molCu(OH)2,溶液恢复到电解之前状态,则电解过程中转移电子数目为_________

ⅠCO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H20(l) △H=-50kJ/mol
Ⅱ.(1)正     BH4-+8OH- -8e- =BO2- +6H2O   (2)b     13     (3)0.4NA

解析试题分析:Ⅰ如图所示可以得出两个热化学方程式:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol;2H2(g)+CO(g)=CH3OH(l)  △H=-510kJ/mol;根据盖期定律,用后面的方程式减去前者方程式可得:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H20(l) △H=-50kJ/mol。(1)正极电极反应式为H2O2+2e-=2OH-,故电极b为正极,负极发生氧化反应生成BO2-,电极a反应式为BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O。(2)原电池工作时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,则Na+从a极区移向b极区。当左槽产生0.0125molBO2离子时,根据电子守恒,右槽生成氢氧根离子0.1mol,右槽溶液pH=13。(3)根据电子守恒原理,用该电池电解一定浓度的CuSO4溶液至无色后继续电解一段时间。电解方程式为:2CuSO4 + 2H2O =" 2Cu" + O2 + 2H2SO4 ,向溶液中加入0.1molCu(OH)2,溶液恢复到电解之前状态,说明有0.1mol硫酸生成,则电解过程中转移电子数目为0.2mol。
考点:本题考查原电池工作原理,涉及电极判断与电极反应式书写等问题,做题时注意从氧化还原的角度判断原电池的正负极以及电极方程式的书写,本题中难点和易错点为电极方程式的书写,注意化合价的变化。

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

为减小和消除过量CO2对环境的影响,一方面世界各国都在限制其排放量,另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
(1)最近有科学家提出“绿色自由”构想:先把空气吹入饱和碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出,并使之变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如下:

写出分解池中反应的化学方程式        。在合成塔中,当有4.4 kg CO2与足量H2
完全反应,可放出热量4947 kJ,写出合成塔中反应的热化学方程式           。   
(2)以CO2为碳还可以制备乙醇,反应如下:
2CO2(g) + 6H2(g)= CH3CH2OH(g) + 3H2O(g) △H=-173.6kJ/mol
写出由CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的反应的热化学方程式        
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置。

①该电池正极的电极反应为     
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池总反应的化学方程式为       。当电子转移     mol时,参加反应的氧气的体积是6.72L(标准状况下)。
(4)以甲醇为燃料还可制作新型燃料电池,电池的正极通入O2,负极通入甲醇,用熔融金属氧化物MO作电解质(可传导O2)。该电池负极发生的电极反应是     ;放电时,O2移向电池的   (填“正”或“负”)极。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源,由合成气(组成为H2、CO、和少量CO2)直接制备二甲醚,其中主要过程包括以下四个反应(均为可逆反应):
①CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(g)                                 △H1=—90.1 kJ·mol-1
②CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g)                     △H2=—49.0 kJ·mol-1
水煤气变换反应③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g)            △H3=—41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反应④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)         △H4=—24.5 kJ·mol-1
(1)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为                            
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中进行反应①,下列描述能说明反应到达平衡状态的是             
a.容器中气体平均相对分子质量保持不变
b.容器中气体密度保持不变 
c.CH3OH(g)浓度保持不变
d.CH3OH(g)的消耗速率等于H2 (g)的消耗速率
(3)一定温度下,将8mol CH3OH(g)充入5L密闭容器中进行反应④,一段时间后到达平衡状态,反应过程中共放出49kJ热量,则CH3OH(g)的平衡转化率为       ,该温度下,平衡常数K=             ;该温度下,向容器中再充入2mol CH3OH(g),对再次达到的平衡状态的判断正确的是             
a.CH3OH(g)的平衡转化率减小
b.CH3OCH3 (g)的体积分数增大
c.H2O(g)浓度为0.5mol·L-1
d.容器中的压强变为原来的1.25倍
(4)二甲醚—氧气燃料电池具有启动快,效率高等优点,其能量密度高于甲醇燃料电池,若电解质为酸性,二甲醚—氧气燃料电池的负极反应为                             ;消耗2.8L(标准状况)氧气时,理论上流经外电路的电子       mol

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

臭氧可用于净化空气、饮用水消毒、处理工业废物和作为漂白剂。
(1)臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如:
6Ag(s)+O3(g)= 3Ag2O(s);        △H=-236kJ·mol-1
已知:2Ag2O(s)= 4Ag(s)+O2(g);        △H=" +62" kJ·mol-1
则O3转化为O2的热化学方程式为________________________________________________。
(2)臭氧在水中易分解,臭氧的浓度减少一半所需的时间如下表所示。

由上表可知pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是__________(填微粒符号)。
(3)电解法臭氧发生器具有臭氧浓度高、成分纯净、在水中溶解度高的优势,在医疗、食品加工与养殖业及家庭方面具有广泛应用前景。科学家P.Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧。
臭氧在阳极周围的水中产生,其电极反应式为_______________________;阴极附近的氧气则生成过氧化氢,其电极反应式为_______________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ: CO(g) + 2H2(g)   CH3OH(g)              ΔH1
反应Ⅱ: CO2(g) + 3H2(g)   CH3OH(g)  +  H2O(g)   ΔH2
①下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
 
由表中数据判断ΔH1       0 (填“>”、“=”或“<”)。
②某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)= 0.2 mol/L,则CO的转化率为        ,此时的温度为        (从上表中选择)。
(2)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(l)  ΔH1=-1451.6kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g)  ΔH2=-566.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:                       
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置:

①该电池的能量转化形式为              
②该电池正极的电极反应为              
③工作一段时间后,测得溶液的pH减小,则该电池总反应的化学方程式为            

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1)在298K时,1molCH4在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水,放出热量890.0 kJ。写出该反应的热化学方程式                         。现有CH4和CO的混合气体0.75mol,完全燃烧后,生成CO2气体和18克液态水,并放出515kJ热量,则CH4和CO的物质的量分别为             mol.
(2)利用该反应设计一个燃料电池:用氢氧化钾溶液作电解质溶液,多孔石墨做电极,在电极上分别通入甲烷和氧气。通入甲烷气体的电极应为     极(填写“正”或“负”),该电极上发生的电极反应是      (填字母代号)。
a. CH4—e- + 2O2 ="=" CO2 + 2H2O   
b. CH4—8e- + 10OH- ="=" CO32- + 7H2O
c. O2 + 2H2O + 4 e- ="=" 4OH-  
d. O2—4 e- + 4H+ ="=" 2H2O
(3)在如图所示实验装置中,石墨棒上的电极反应式为                ;如果起始时盛有1000mL pH=5的硫酸铜溶液(25℃,CuSO4足量),一段时间后溶液的pH变为1,此时可观察到的现象是                     ;若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入      (填物质名称),其质量约为      

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

过度排放CO2会造成“温室效应”,为了减少煤燃烧对环境造成的污染,煤的气化是高效、清洁利用煤炭的重要途径。煤综合利用的一种途径如图所示。

(1)已知①C(s) + H2O(g) = CO(g)+H2(g)      ΔH1=+131.3 kJ·mol-1
②C(s) + 2H2O(g) = CO2(g) + 2H2(g) ΔH2=+90 kJ·mol-1
则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是   ________________________,
(2)用下图原电池装置可以完成过程⑤的转化,该装置b电极的电极反应式是_______________________。

(3)在压强为0.1 MPa条件下,容积为V L的密闭容器中a mol CO与2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示,则:

①p1________p2(填“>”、“<”或“=”)。
②在其他条件不变的情况下,向容器中再增加a mol CO与2a mol H2,达到新平衡时,CO的平衡转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③在p1下,100 ℃时,CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)反应的平衡常数为________(用含a、V的代数式表示)。
(4)如图表示CO2与H2反应生成CH3OH和H2O的过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化:

关于该反应的下列说法中,正确的是________(填编号)。
A.ΔH>0,ΔS>0              B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS<0              D.ΔH<0,ΔS>0
(5)为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化的曲线如图所示:

①从反应开始到平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)=________。
②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是________(填编号)。
A.升高温度             B.将CH3OH(g)及时液化移出
C.选择高效催化剂       D.再充入1 mol CO2和3 mol H2

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1) 8g液态的CH3OH在氧气中完全燃烧,生成二氧化碳气体和液态水时释放出Q kJ的热量。试写出液态CH3OH燃烧热的热化学方程式                             
(2)在化学反应过程中,破坏旧化学键需要吸收能量,形成新化学键又会释放能量。

化学键
H—H
N—H
N≡N
键能/kJ·mol-1
436
391
945
已知反应N2+3H2=2NH3 ΔH=a KJ/mol。
试根据表中所列键能数据计算a的数值为:               
(3)已知:C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)  ΔH1=-393.5 kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)  ΔH2=-571.6 kJ/mol
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)  ΔH3=-2599 kJ/mol
根据盖斯定律,由C(s,石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的热化学方程式:
                                                          

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1)CH4(g )+2O2(g )=CO2(g )+2H2O(g )    ΔH=-802.3kJ/mol
该热化学反应方程式的意义是_____________________________________。
(2)已知2g乙醇完全燃烧生成液态水放出Q kJ的热量,写出表示乙醇燃烧热的热化学方
程式:____________________________________________________________.
(3)已知拆开1mol H-H键,1mol N-H键,1mol 键分别需要的能量是436kJ、391KJ、946kJ,则N2与H2反应生成1mol NH3(g)的热化学方程式是___________________.
(4)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。
已知:C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g)       ΔH=-393.5kJ/mol   ①
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)               ΔH=-571.6kJ/mol   ②
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)   ΔH=-2599kJ/mol   ③
根据盖斯定律,计算298K时由C(石墨,s)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反应的焓变:
____________________________.

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