【题目】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·mol-1
已知:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)
ΔH=-566 kJ·mol-1。
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)。
【答案】2CH4(g)+O2(g)===2CO(g)+4H2(g) ΔH=-46 kJ·mol-1 CH4 O2+2H2O+4e-===4OH- 变小 不变 CO32- 1.12
【解析】
(1)根据盖斯定律,将第一个热化学方程式乘以2,与第二个相加得2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) ΔH=-46 kJ·mol-1。
(2)由于Fe棒上镀Cu,则Cu棒发生氧化反应,作阳极,b电极作正极,a电极作负极,CH4在a处通入,O2在b处通入,由于KOH溶液作电解质溶液,则b极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,电镀过程中电解质溶液不参与电极反应,各离子浓度均不变;CH4燃料电池中的化学方程式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,可得溶液中存在CO32-,再由电子守恒得CH4~4Cu,则12.8 g Cu的物质的量为0.2 mol,消耗CH4为=0.05 mol,在标准状况下的体积为0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L。
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【题目】在无色透明的溶液中,可以大量共存的离子组是( )
A.Cl-、Na+、AlO2-、MnO4-B.Na+、Cl-、SO42-、K+
C.Al3+、SO42—、Cu2+、NO3-D.K+、Ag+、NO3—、I-
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【题目】下列事实中,能说明HCN是弱电解质的是
A.HCN易溶于水B.NaCN是强电解质
C.NaCN溶液呈碱性D.1 mol HCN与1 mol NaOH恰好完全反应
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【题目】用下列实验装置进行相应实验,设计正确且能达到实验目的的是
A. 用图1所示装置制取并收集少量纯净的氨气
B. 用图2 所示装置分离乙醇和乙酸乙酯的混合溶液
C. 用图3所示装置加热分解NaHCO3固体
D. 用图4 所示装置比较KMnO4、Cl2、Br2的氧化性强弱
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【题目】有平衡体系CO(g)+2H2(g)====CH3OH(g) ΔH<0,为增加甲醇的产量,应采取的正确措施是( )
A.高温、高压B.适宜的温度、高压、催化剂
C.低温、低压D.高温、高压、催化剂
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【题目】A、B是核电荷数为1~18中的元素,在自然界中含量A要多于B,它们的原子电子层结构均具有核外电子总数是电子层数的4倍的特点,回答下列问题:
(1)A、B的元素符号分别是 A______、B_______
(2)画出B离子结构示意图:_____
(3)由A和B元素组成的物质_____(填“属于”或“不属于”)电解质
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【题目】中国科学家用蘸墨汁书写后的纸张作为空气电极,设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂空气电池如下左图,电池的工作原理如下右图。下列有关说法正确的是
A. 放电时,纸张中的纤维素作为锂电池的负极
B. 充电时,若阳极放出1 mol O2,则有4 mol e-回到电源正极
C. 开关K闭合给锂电池充电,X为直流电源负极
D. 放电时,Li+由正极经过有机电解质溶液移向负极
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【题目】下图为H2与O2反应生成H2O(g)的能量变化示意图,下列有关叙述不正确的是
A. 1 mol H2分子断键需要吸收436 kJ的能量
B. H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol
C. 反应物的总能量高于生成物的总能量
D. 形成化学键释放的总能量比断裂化学键吸收的总能量小
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