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(15分)能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关,怎样充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。

I.已知:Fe2O3(s)+3C(石墨) =2Fe(s)+3CO(g)  △H=akJ·mol-1

CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g)  △H=bkJ·mol-1

C(石墨)+O2(g)=CO2(g)  △H=ckJ·mol-1

则反应:4Fe(s)+3O2(g)= 2Fe2O3(s)的焓变△H=        kJ·mol-1

Ⅱ.(1)依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是      (填序号)。

A.C(s)+CO2(g)=2CO(g)

B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)

C.2H2O(l)= 2H2(g)+O2(g)

D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

若以KOH溶液为电解质溶液,依据所选反应可以设计成一个原电池,请写出该原电池的电极反应。

负极:                                                

正极:                                                

(2)二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水。实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料制备ClO2流程如下:

已知:电解过程中发生的反应为:

NH4Cl+2HClNCl3+3H2↑;假设NCl3中氮元素为+3价。

①写出电解时阴极的电极反应式                                            

②在阳极上放电的物质(或离子)是           

③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是          (填序号)

A.生石灰       B.碱石灰       C.浓H2SO4       D.水

④在生产过程中,每生成1mol ClO2,需消耗        mol NCl3

 

【答案】

Ⅰ、6(c-b)-2a(2分);

Ⅱ、(1)D(2分),CH4-8e+10OH=CO32+7H2O(2分);O2+2H2O+4e=4OH(2分);

(2)①2H+2e=H2↑(2分);②NH4Cl(NH4)(2分);③C(1分);④mol(2分)。

【解析】

试题分析:Ⅰ、①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H=akJ•mol-1

②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=bkJ•mol-1

③C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=ckJ•mol-1

依据盖斯定律(③-②)×6-①×2得到4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)△H=6(c-b)-2a  kJ•mol-1

Ⅱ、(1)设计成原电池需要是自发进行的氧化还原反应;

A.C(s)+CO2(g)=2CO(g)是非自发进行的氧化还原反应,故A不选;

B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l),反应是复分解反应,不是氧化还原反应,故B不选;

C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g),反应是非自发进行的氧化还原反应,故C不选;

D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l),是自发进行的氧化还原反应,可以设计成原电池;故D选;

D反应是甲烷燃料电池,在碱溶液中甲烷燃料电池中燃料在负极发生氧化反应,氧气在正极得到电子发生还原反应;

负极电极反应为:CH4-8e+10OH=CO32+7H2O;

正极电极反应为:O2+2H2O+4e=4OH

(2)NH4Cl+2HClNCl3+3H2↑;假设NCl3中氮元素为+3价.

①电解时阴极上是氢离子得到电子生成氢气,阴极的电极反应式为:2H+2e=H2↑;

②电解时阳极上是铵根离子失去电子生成氢气,故答案为:NH4Cl(NH4);

③A、ClO2易溶于水,不能利用碳酸钠溶液吸收氨气,故A错误;

B、碱石灰不能吸收氨气,故B错误;

C、浓硫酸可以吸收氨气,且不影响ClO2,故C正确;

D、ClO2易溶于水,不能利用水吸收氨气,故D错误;

故选:C;

④NCl3与NaClO2恰好反应生成ClO2,还生成氯化钠、NaOH,结合电子守恒可知,Cl元素的化合价升高,则N元素化合价降低,还生成氨气,则该反应的离子反应为NCl3+3H2O+6ClO2=6ClO2↑+3Cl+3OH+NH3↑,生产过程中,每生成1mol ClO2,需消耗mol,故答案为:mol。

考点:考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用,原电池、电解池原理的分析判断,和电极反应书写方法,氧化还原反应计算的分析判断。

 

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

(15分)能源短缺是人类社会面临的重大问题。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上述反应符合“原子经济”原则的是      (填“I”或“Ⅱ”)。

② 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“<”)。     

③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       

(2)已知在常温常压下:

①2CH3OH(l) + 3O2(g) =2CO2(g) + 4H2O(g)   ΔH = -1275.6kJ/mol

②2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g)   ΔH = -566.0kJ/mol

③H2O(g) = H2O(l)   ΔH= -44.0 kJ/mol

请计算1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为               

(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如右图所示的电池装置。

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

                                                     

 

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科目:高中化学 来源:2010年陕西省高三第四次高考适应性训练(理综)化学部分 题型:填空题

(15分) 能源短缺是人类社会面临的重大问题。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上述反应符合“原子经济”原则的是     (填“I”或“Ⅱ”)。
②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“<”)。     [来源:学。科。网]
③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       
(2)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g)   ΔH =-1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g)   ΔH =-566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l)  ΔH =-44.0 kJ/mol
请计算1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为               
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如右图所示的电池装置。

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
                                                     

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     反应I:  CO(g) + 2H2(g)    CH3OH(g)  ΔH1

     反应II: CO2(g) + 3H2(g)   CH3OH(g)  +  H2O(g)  ΔH2

① 上述反应符合“原子经济”原则的是      (填“I”或“Ⅱ”)。

② 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“<”)。      [来源:学。科。网]

③ 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       

(2)已知在常温常压下:

① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g)   ΔH = -1275.6 kJ/mol

② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g)   ΔH = -566.0 kJ/mol

③ H2O(g) = H2O(l)   ΔH = -44.0 kJ/mol

请计算1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为               

(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如右图所示的电池装置。

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

                                                     

 

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