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甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛,请回答下列问题。
(1)高炉冶铁过程中,甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁,有关反应为:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=260 kJ·mol1
已知:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)
ΔH=-566 kJ·mol1
则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为_________________________________。
(2)如下图所示,装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液),通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

①a处应通入________(填“CH4”或“O2”),b处电极上发生的电极反应式是__________________________________。
②电镀结束后,装置Ⅰ中溶液的pH________(填写“变大”“变小”或“不变”,下同),装置Ⅱ中Cu2的物质的量浓度________。
③电镀结束后,装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH以外还含有________(忽略水解)。
④在此过程中若完全反应,装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g,则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷________L(标准状况下)。

 (1)2CH4(g)+O2(g)===2CO(g)+4H2(g)  ΔH=-46 kJ·mol1
(2)①CH4 O2+2H2O+4e===4OH ②变小 不变 ③CO32— ④1.12

解析

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相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

大气中的部分碘源于O3对海水中I的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。

(1)O3将I氧化成I2的过程由3步反应组成:
①I(aq)+ O3(g)===IO(aq)+O2(g) ΔH1
②IO(aq)+H(aq)HOI(aq) ΔH2
③HOI(aq)+I(aq)+H(aq)I2(aq)+H2O(l) ΔH3
总反应的化学方程式为_________________________________,其反应热ΔH=________。
(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I(aq)I3(aq),其平衡常数表达式为________。
(3) 为探究Fe2对O3氧化I反应的影响(反应体系如上图),某研究小组测定两组实验中I3浓度和体系pH,结果见下图和下表。

编号
反应物
反应前pH
反应后pH
第1组
O3+I
5.2
11.0
第2组
O3+I+Fe2
5.2
4.1
 

图2
①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是_____________________________
②图1中的A为________。由Fe3生成A的过程能显著提高I的转化率,原因是_____________________________________________
③第2组实验进行18 s后,I3浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。
A.c(H)减小   B.c(I)减小   C.I2(g)不断生成  D.c(Fe3)增加
(4)据图2,计算3~18 s内第2组实验中生成I3的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

随着世界工业经济的发展、人口的剧增,全球能源紧张及世界气候面临越来越严重的问题,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。

(1)如图为C及其氧化物的变化关系图,若①变化是置换反应,则其化学方程式可为______________________________________;
图中变化过程哪些是吸热反应________(填序号)。
(2)甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上可用如下方法合成甲醇:
方法一 CO(g)+2H2(g)??CH3OH(g)
方法二 CO2(g)+3H2(g)??CH3OH(g)+H2O(g)
在25℃、101 kPa下,1克甲醇完全燃烧放热22.68 kJ,写出甲醇燃烧的热化学方程式:_____________________________________________;
某火力发电厂CO2的年度排放量是2 200万吨,若将此CO2完全转化为甲醇,则理论上由此获得的甲醇完全燃烧放热约是________kJ(保留三位有效数字)。
(3)金属钛冶炼过程中其中一步反应是将原料金红石转化:TiO2(金红石)+2C+2Cl2高温,TiCl4+2CO 已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141 kJ·mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=________。
(4)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。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) ΔH=-235.8 kJ·mol-1
已知:2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g)ΔH=+62.2 kJ·mol-1
则O3转化为O2的热化学方程式为_________________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。
Ⅰ.已知:Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)   ΔH1=a kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g)    ΔH2=b kJ·mol-1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)    ΔH3=c kJ·mol-1
则C的燃烧热ΔH=________ 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.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)
若以熔融的K2CO3与CO2为反应的环境,依据所选反应设计成一个原电池,请写出该原电池的负极反应:______________________________________
_______________________________________________________________。
(2)某实验小组模拟工业合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,开始他们将N2和H2混合气体20 mol(体积比1∶1)充入5 L合成塔中,反应前压强为p0,反应过程中压强用p表示,反应过程中与时间t的关系如图所示。
请回答下列问题:

①反应达平衡的标志是(填字母代号)________。
A.压强保持不变
B.气体密度保持不变
C.NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍
②0~2 min内,以c(N2)变化表示的平均反应速率为________。
③欲提高N2的转化率,可采取的措施有________。
A.向体系中按体积比1∶1再充入N2和H2
B.分离出NH3
C.升高温度
D.充入氦气使压强增大
E.加入一定量的N2
(3)25 ℃时,BaCO3和BaSO4的溶度积常数分别是8×109和1×1010,某含有BaCO3沉淀的悬浊液中,c(CO32—)=0.2 mol·L-1,如果加入等体积的Na2SO4溶液,若要产生BaSO4沉淀,加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是________ mol·L-1。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

保护环境已成为当前和未来的一项全球性重大课题。为解决目前燃料使用过程中的环境污染问题,并缓解能源危机,有的专家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想,如图所示:

过程Ⅰ可用如下反应表示:
①2CO22CO+O2 ②2H2O===2H2+O2 ③2N2+6H2O4NH3+3O2 ④2CO2+4H2O2CH3OH+3O2 ⑤2CO+4H2O________+3O2
请回答下列问题:
(1)过程Ⅰ的能量转化形式为________能转化为________能。
(2)请完成第⑤个反应的化学方程式:____________________。
(3)上述转化过程中,ΔH1和ΔH2的关系是________。
(4)断裂1 mol化学键所需的能量见下表:

共价键
H—N
H—O
N≡N
O===O
断裂1 mol化学键所需能量/(kJ·mol1)
393
460
941
499
 
常温下,N2与H2O反应生成NH3的热化学方程式为_________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用,减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。
 
(1)上图是1 mol NO2气体和1 mol CO气体反应生成CO2气体和NO气体过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:                                     
已知:N2 (g)+2NO2 (g) 4NO(g)  △H=+292.3kJ·mol—1
则反应: 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 的△H=         
(2)一定温度下,在体积为2L的恒容密闭容器中充入20 mol NO2和5 mol O2发生反应: 4NO2(g)+O2(g)2N2O5(g);已知体系中n(NO2)随时间变化如下表:

t(s)
0
500
1000
1500
n(NO2)(mol)
20
13.96
10.08
10.08
 
①写出该反应的平衡常数表达式:K=            ,已知:K3000C>K3500C,则该反应是         反应(填“放热”或“吸热”);
②反应达到平衡后,NO2的转化率为       ,若要增大NO2的转化率,可采取的措施有         
A.降低温度
B.充入氦气,使体系压强增大
C.再充入NO2
D.再充入4 mol NO2和1 mol O2
③图中表示N2O5的浓度的变化曲线是        ,用O2表示从0~500s内该反应的平均速率v=              

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

运用化学反应原理知识在工业生产中有重要意义。
(1) 工业生产可以用NH3(g)与CO2(g)经两步反应生成尿素,两步反应的能量变化示意图如下:

则NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的热化学方程式为___________          _____。
(2)工业生产中用CO可以合成甲醇CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),ΔH=-90.1 kJ·mol-1   在一定压强下,容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”);
②100 ℃时,该反应的化学平衡常数K=_         ____(mol·L-1)-2
③在其它条件不变的情况下,再增加a mol CO和2a molH2,达到新平衡时,CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)工业生产中用SO2为原料制取硫酸
①利用原电池原理,用SO2、O2和H2O来制备硫酸,该电池用多孔材料作电极,它能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式___                ____________。
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液,然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式____          ______。

(4)工业生产中用氨水吸收SO2
若将等物质的量的SO2与NH3溶于水充分反应,写出该反应的离子方程式       ,所得溶液呈       性。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

工业上常利用CO和H2合成可再生能源甲醇。
(1)已知CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为283.0 kJ·mol-1和726.5 kJ·mol-1,则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为                       
(2)合成甲醇的方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)    ΔH <0。
在230 ℃?270 ℃最为有利。为研究合成气最合适的起始组成比n(H2):n(CO),分别在230 ℃、250 ℃和270 ℃进行实验,结果如下左图所示。其中270 ℃的实验结果所对应的曲线是_____(填字母);当曲线X、Y、Z对应的投料比达到相同的CO平衡转化率时,对应的反应温度与投较比的关系是                    

(3)当投料比为1∶1,温度为230 ℃,平衡混合气体中,CH3OH的物质的量分数为        (保留1位小数);平衡时CO的转化率           

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1)请回答下列问题:
①已知:①CO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g)     △H= -283.0kJ·mol1
②CH3OH(l) + 3/2O2(g) = CO2(g)+2H2O(l)  △H= -726.5kJ·mol1  
请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:____________________________________________________________________;
②已知拆开1molH-H键、1molCl-Cl键、1molH—Cl键分别需要的能量是436kJ、243kJ、432kJ,则反应则反应:H2(g)+ Cl2(g)=2HCl (g) 的△H=         
(2)已知25℃、101 kPa下,稀的强酸与稀的强碱溶液反应的中和热为 -57.3 kJ/mol。
①则表示稀硫酸与稀烧碱溶液中和反应的热化学方程式为:                       
②测定中和热实验时所需的玻璃仪器有烧杯、量筒、                      

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