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二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料气,其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气,也可用作燃烧电池的燃料,具有很好的好展前景.
(1)已知H2、CO和CH3OCH3的燃烧热(△H)分别为-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0kJ/mol,则工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为
 

(2)工业上采用电浮远凝聚法处理污水时,保持污水的pH在5.0,通过电解生成Fe(OH)3胶体,吸附不溶性杂质,同时利用阴极产生的H2,将悬浮物带到水面,利于除去.实验室以二甲醚燃料电池模拟该方法设计的装置如图所示:

①乙装置以熔融碳酸盐为电解质,稀土金属材料为电极.写出该燃料电池的正极电极反应式
 
;下列物质可用做电池熔融碳酸盐的是
 

A.MgCO3     B.Na2CO3     C.NaHCO3    D.(NH4)CO3
②写出甲装置中阳极产物离子生成Fe(OH)3沉淀的离子方程式:
 

③已知常温下Kap[Fe(OH)3]=4.0×10-38,电解一段时间后,甲装置中c(Fe3+)=
 

④已知:H2S的电离平衡常数:K1=9.1×10-8、K2=1.1×10-12;H2CO3的电离平衡常数:K1=4.31×10-7、K2=5.61×10-11.测得电极上转移电子为0.24mol时,将乙装置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中,下列各项正确的是
 

A.发生反应的离子方程式为:CO2+S2-+H2O═CO32-+H2S
B.发生反应的离子方程式为:CO2+S2-+H2O═HCO3-+HS-
C.c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)]
D.c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+2c(S2-)+c(OH-
E.c(Na+)>c(HCO3-)>c(HS-)>c(OH-
考点:常见化学电源的种类及其工作原理,热化学方程式,弱电解质在水溶液中的电离平衡,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
专题:化学反应中的能量变化,电离平衡与溶液的pH专题,电化学专题
分析:(1)根据盖斯定律进行计算;
(2)①燃料电池中,正极上氧化剂得电子发生还原反应;熔融碳酸盐性质要稳定,高温时不能分解;
②铁作阳极,阳极上生成Fe2+,阴极附近生成氢氧根离子,氢氧根离子和Fe2+子生成Fe(OH)2沉淀,Fe(OH)2不稳定,易被氧化生成Fe(OH)3
③c(Fe3+)=
Ksp
c3(OH-)

④乙装置中阴极上甲醚失电子生成二氧化碳,根据CH3OCH3---2CO2---12e-计算n(CO2)=
0.24mol
12
×2
=0.04mol,n(Na2S)=0.2mol/L×0.2L=0.04mol,根据电离平衡常数知发生反应CO2+S2-+H2O═HCO3-+HS-,再结合电荷守恒和物料守恒解答.
解答: 解:(1)①H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(l)△H=-285.5kJ/mol
②CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H=-283kJ/mol
③CH3OCH3(g)+3O2=2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1460.0kJ/mol
用水煤气成分按1:1合成二甲醚,
将方程式3①+3②-③得:3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=3(-285.5kJ/mol)+3(-283kJ/mol)-(-1460.0kJ/mol)=-246.4kJ/mol,
故答案为:3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-246.4kJ/mol;
(2)①燃料电池中,正极上氧化剂氧气得电子和二氧化碳发生还原反应生成碳酸根离子,电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-;熔融碳酸盐性质要稳定,高温时不能分解生成其它物质,
A.MgCO3高温下分解生成氧化镁和二氧化碳而得不到碳酸根离子,故错误;   
B.Na2CO3性质较稳定,熔融状态下只发生电离而不发生分解反应,故正确;  
C.NaHCO3性质不稳定,易分解而得不到碳酸根离子,故错误;
D.(NH4)CO3性质不稳定,易分解而得不到碳酸根离子,故错误;
故选B;
故答案为:O2+4e-+2CO2=2CO32-;B;
②阳极上Fe失电子生成亚铁离子,阴极上生成氢氧根离子,亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁不稳定,被氧气氧化生成氢氧化铁,离子反应方程式为:4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+
故答案为:4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+
③c(Fe3+)=
Ksp
c3(OH-)
=
4.0×10-38
(
10-14
10-5
)3
mol/L=4.0×10-11 mol/L,
故答案为:4.0×10-11mol/L;
④乙装置中阴极上甲醚失电子生成二氧化碳,根据CH3OCH3---2CO2---12e-计算n(CO2)=
0.24mol
12
×2
=0.04mol,n(Na2S)=0.2mol/L×0.2L=0.04mol,根据电离平衡常数知发生反应CO2+S2-+H2O═HCO3-+HS-
,则溶液中的溶质是等物质的量浓度的NaHCO3、NaHS,
A.根据以上分析知,发生反应的离子方程式为:CO2+S2-+H2O═HCO3-+HS-,故错误;
B.根据以上分析知,发生反应的离子方程式为:CO2+S2-+H2O═HCO3-+HS-,故正确;
C.根据物料守恒得c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)],故正确;
D.根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+2c(S2-)+c(OH-)+c(HS-)+c(HCO3-),故错误;
E.碳酸氢根离子和硫氢根离子都水解和电离,但程度都较小,钠离子不水解,根据电离平衡常数知,HCO3-水解程度小于HS-,所以离子浓度大小顺序是c(Na+)>c(HCO3-)>c(HS-)>c(OH-),故正确;
故选BCE.
点评:本题考查较综合,涉及了盖斯定律、原电池原理、离子浓度大小比较等知识点,明确燃烧热的内涵、原电池原理内涵、盐类水解与弱电解质电离关系即可解答,这些知识点都是高考热点,常常以综合题大题出现,涵盖了化学反应原理所有知识,利用教材基础知识采用知识迁移的方法进行解答,难度中等.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是(  )
A、无色溶液中:K+、Na+、Cu2+、SO42-
B、
c(H+)
c(OH-)
=1×10-14的溶液:K+、Na+、Cl-、SiO32-
C、由水电离出的C(OH-)=1×10-12mol?L-1的溶液:NH4+、HCO3-、Na+、Cl-
D、c(OH-)=10-13mol?L-1的溶液中:Al3+、NO3-、I-、Cl-

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科目:高中化学 来源: 题型:

已知有机物A、B之间存在转化关系:A(C7H14O2)+H2O
浓硫酸
B+CH3COOH(已配平).则符合条件的B的结构最多有(不考虑立体异构)(  )
A、5种B、6种C、7种D、8种

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科目:高中化学 来源: 题型:

X、Y、Z、W均为10电子的分子或离子.X有5个原子核.通常状况下,W为无色液体.它们之间转化关系如图1所示,请回答:

(1)工业上每制取1mol Z要放出46.2kJ的热量,写出该反应的热化学方程式:
 

(2)工业制取Z的化学平衡常数K与T的关系如下表:
T/K 298 398 498
K/(mol?L-1-2 4.1×106 K1 K2
请完成下列问题:
①试比较K1、K2的大小,K1
 
K2(填写“>”“=”或“<”)
②恒温固定体积的容器中,下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是
 
(填序号字母).
A.容器内各物质的浓度之比为化学计量数比         B.混合气体密度保持不变
C.容器内压强保持不变                         D.混合气体相对分子质量保持不变
(3)某化学小组同学模拟工业生产制取HNO3,设计如图2所示装置,其中a为一个可持续鼓入空气的橡皮球.
①A中发生反应的化学方程式是
 

②B中浓H2SO4的作用是
 

(4)写出D装置中反应的化学方程式
 

(5)a中通入空气的作用
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

工业制硫酸的过程中利用反应2SO2(g)+O2(g)
催化剂
2SO3(g);△H<0,将SO2转化为SO3,尾气SO2可用NaOH溶液进行吸收.请回答下列问题:
(1)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1mol O2发生反应,则下列说法正确的是
 

A.若反应速率v(SO2)﹦v(SO3),则可以说明该可逆反应已达到平衡状态
B.保持温度和容器体积不变,充入2mol N2,化学反应速率加快
C.平衡后仅增大反应物浓度,则平衡一定右移,各反应物的转化率一定都增大
D.平衡后移动活塞压缩气体,平衡时SO2、O2的百分含量减小,SO3的百分含量增大
E.平衡后升高温度,平衡常数K增大
F.保持温度和容器体积不变,平衡后再充入2mol SO3,再次平衡时各组分浓度均比原平衡时的浓度大
(2)将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,在不同温度下进行反应得到如下表中的两组数据:
实验编号 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
SO2 O2 SO2 O2
1 T1 4 2 x 0.8 6
2 T2 4 2 0.4 y 9
①实验1从开始到反应达到化学平衡时,v(SO2)表示的反应速率为
 
,表中y﹦
 

②T1
 
T2,(选填“>”、“<”或“=”),实验2中达平衡时 O2的转化率为
 

(3)尾气SO2用NaOH溶液吸收后会生成Na2SO3.现有常温下0.1mol/L Na2SO3溶液,实验测定其pH约为8,完成下列问题:
①该溶液中c(Na+)与c(OH-)之比为
 

②该溶液中c(OH-)=c(H+)+
 
+
 
(用溶液中所含微粒的浓度表示).
③当向该溶液中加入少量NaOH固体时,c(SO32-
 
,水的离子积Kw
 
.(选填“增大”、“减小”或“不变”)
(4)如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别来吸收SO2,则理论吸收量由多到少的顺序是
 

A.Na2CO3         B.Ba(NO32            C.Na2S                  D.酸性KMnO4

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科目:高中化学 来源: 题型:

已知0.1mol/L H2SO4在水中的第一步电离是完全的,第二步电离并不完全.常温下有0.1mol/L的以下几种溶液的电离度(即已经电离的分子数占原来分子总数的百分数)如表,回答下列问题:
①H2SO4溶液中的HSO4- ②NaHSO4溶液中的HSO4- ③CH3COOH ④HCl溶液
10% 29% 1.33% 100%
(1)写出H2SO4在水中的电离方程式
 

(2)常温下,题设条件下的①溶液中c(H+)=
 

(3)常温下,pH相同的上述几种溶液,其物质的量浓度由大到小的顺序是(填序号)
 

(4)若将10mL题设条件下的NaHSO4溶液与0.1mol/L NaOH溶液等体积混合,则混合后溶液中离子浓度由大到小顺序为
 

(5)根据题设条件计算CH3COOH的电离常数Ka=
 
.若常温下,将b mol?L-1的CH3COONa溶液与0.01mol?L-1的盐酸等体积混合,反应达平衡时,测得溶液的pH=7,用含b的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka=
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

材料是人类赖以生存的重要物质基础.通常可分为金属材料、无机非金属
材料、高分子合成材料及复合材料.
(1)锂电池的质量轻,电容量大,颇受手机、手提电脑等制造商的青睐.某种锂电池的总反应式为Li+MnO2=LiMnO2,其中被氧化的元素是
 

(2)全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4.
 
(填“化学腐蚀”或“电化学腐蚀”)是钢铁发生最普遍的腐蚀.
(3)请为以下钢铁制品选择适当的防锈方法:
A.自行车的链条
 

B.轮船的船体
 

(4)无机非金属材料主要包括玻璃、水泥和
 
.塑料、合成橡胶和
 
是常说的三大合成材料.
(5)由酚醛树脂和玻璃纤维制成的复合材料--玻璃钢具有
 
 
(写出两点即可)等优异性能.

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科目:高中化学 来源: 题型:

下列化学方程式或离子方程式书写不正确的是(  )
A、电解氧化铝:2Al2O3(熔融)
   电解   
.
冰晶石
4Al+3O2
B、电解氯化铜溶液:CuCl2
 电解 
.
 
Cu+Cl2
C、电解饱和食盐水:2Na++2Cl-
 电解 
.
 
2Na+Cl2
D、电解溴化钠溶液:2H2O+2Br-
 电解 
.
 
2OH-+H2↑+Br2

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科目:高中化学 来源: 题型:

几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表:
元素代号XYZMRQ
原子半径(×10-10m)1.860.991.431.600.750.74
主要化合价最高正价+1+7+3+2+5--
最低负价---1------3-2
已知,X、Y、Z和M下列说法正确的是(  )
A、X、Z、R的最高价氧化物的水化物之间可两两相互反应
B、元素X和Q形成的化合物中不可能含有共价键
C、X、Z、M的单质分别与水反应,Y最剧烈
D、Y的氢化物的水溶液可用于雕刻玻璃

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