(14分)运用化学反应原理分析解答以下问题
(1)已知: ①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △Hl= -91kJ·mol-l
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2= -24 kJ·mol-l ③CO(g) +H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H3= -41 kJ·mol-l
且三个反应的平衡常数依次为K1、K2、K3 则反应 3CO(g) +3H2(g) CH3OCH3(g) +CO2(g) △H= .
化学平衡常数K= (用含K1、K2、K3的代数式表示)。
(2)一定条件下,若将体积比为1:2的CO和H2气体通入体积一定的密闭容器中发生反应 3CO(g) +3H2(g) CH3OCH3(g) +CO2(g),下列能说明反应达到平衡状态是 。
a.体系压强保持不变 B.混合气体密度保持不变
c. CO和H2的物质的量保持不变 d.CO的消耗速度等于CO2的生成速率
(3)氨气溶于水得到氨水。在25℃下,将x mol.L-l的氨水与y mol.L-1的盐酸等体积混合,反应后溶液显中性,则c(NH4+)____c(Cl-)(填“>”、“<”、“=”);用含x和y的代数式表示出氨水的电离平衡常数 .
(4)科学家发明了使NH3直接用于燃料电池的方法,其装置用铂黑作电极、加入电解质溶液中,一个电极通入空气,另一电极通入NH3。其电池反应式为:4NH3+3O2 = 2N2+6H2O,电解质溶液应显 (填“酸性”、“中性”、“碱性”),
写出正极的电极反应方程式 .
(每空2分,共14分)
(1)-247KJ·mol-1 K12·K2·K3
(2)a·c
(3) = K= mol·L-1
(4)碱性 O2+2H2O+4e-=4OH-
解析试题分析:(1)根据盖斯定律得3CO(g) +3H2(g) CH3OCH3(g) +CO2(g) △H=①×2+②+③=△Hl×2+△H2+△H3=-247KJ·mol-1,平衡常数K= K12·K2·K3
(2)a、容器体积固定,3CO(g) +3H2(g) CH3OCH3(g) +CO2(g)是反应前后气体压强发生改变的可逆反应,所以体系压强保持不变时达平衡状态,正确;b、容器体积固定,根据质量守恒定律,得气体的密度始终不变,所以不能作为平衡状态到达的标志,错误;c、反应开始时,CO和H2的物质的量一直减少,当CO和H2的物质的量保持不变,不再减少时证明已达平衡状态,正确;d、CO的消耗速率任何状态都不等于CO2的生成速率,错误,答案选ac;
(3)根据电荷守恒定律,盐酸与氨水混合后的溶液显中性,则c(H+)=c(OH-),c(Cl-)+ c(OH-)=c(NH4+)+c(H+),所以c(Cl-)=c(NH4+);在25℃下,中性溶液中c(H+)= c(OH-)=1×10-7mol/L,若盐酸与氨水的浓度相等,则等体积混合后生成氯化铵溶液显酸性,而实际溶液显中性,说明氨水的浓度大于盐酸的浓度,氨水过量,设二者的体积均为1L,与盐酸反应完剩余氨水的物质的量(x-y)mol,一水合氨的浓度为(x-y)/2mol/L,c(NH4+)=c(Cl-)=y/2mol/L,则氨水的电离平衡常数K= c(OH-)c(NH4+)/ c(NH3·H2O)= 1×10-7mol/L×y/2mol/L/(x-y)/2mol/L= mol·L-1,
(4)根据电池反应式为:4NH3+3O2 =2N2+6H2O,判断氨气发生氧化反应,氧气发生还原反应,氨气失电子成为氮气和氢离子,所以电解质溶液应显碱性,产物中才能生成水;因为电解质溶液为碱性,所以正极是氧气的还原反应,氧气得电子与水结合生成氢氧根离子,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
考点:考查盖斯定律的应用 ,化学平衡状态的判断,化学平衡常数的计算,原电池反应原理的应用
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
(9分)(1)肼(N2H4)又称联氨,在常温下是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知在101kPa时,1gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和H2O,放出19.5kJ热量(25℃时),表示N2H4燃烧热的热化学方程式是____________________________________________________。
(2)肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。肼-空气燃料电池放电时:正极的电极反应式:__________________;负极的电极反应式:_______________。
(3)下图是一个电解过程示意图。
①锌片上发生的电极反应式是:_____________________________。
②假设使用肼-空气燃料电池作为该过程中的电源,铜片质量变化为128g,则肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气________L(假设空气中氧气体积分数为20%)。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
(15分)二甲醚(DME)和甲醇是21世纪应用最广泛的两种清洁燃料,目前工业上均可由合成气在特定催化剂作用下制得。
(1)由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
已知:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.7 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3=-41.2 kJ·mol-1
则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H= kJ·mol-1。
(2)将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中,一定条件下发生反应:
4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),其中CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示:
①该反应的平衡常数表达式为 ;P1、P2、P3由大到小的顺序为 。
②若反应在P3和316℃时,起始时n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO的转化率 50%(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)由合成气合成甲醇的反应的温度与平衡常数(K)的关系如表数据,
250℃时,将2 molCO和6 molH2充入2L的密闭容器中发生反应,反应时间与物质浓度的关系如图所示,则前10分钟内,氢气的平均反应速率为 ;若15分钟时,只改变温度一个条件,假设在20分钟时达到新平衡,氢气的转化率为33.3%,此时温度为 (从上表中选),请在图中画出15—25分钟c (CH3OH)的变化曲线。
(4)利用甲醇液相脱水也可制备二甲醚,原理是:CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O,CH3HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是 。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
随着科学技术的进步,人们研制了多种甲醇质子交换膜燃料电池,以满足不同的需求。
(1)有一类甲醇质子交换膜燃料电池,需将甲醇蒸气转化为氢气,两种反应原理是
A、CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0kJ/mol
B、CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-192.9kJ/mol
又知H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44 kJ/mol,请写出32g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式 。
(2)下图是某笔记本电脑用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应,电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。则c电极是 (填“正极”或“负极”),
c电极上发生的电极反应式是 。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
(16分)汽车尾气是城市空气的主要污染物之一,其主要有害成分是CO、氮氧化物(NOx)等。
(1)NOx产生的原因之一是汽车发动机工作时引发N2和O2反应,其能量变化值如右图所示,
则:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H= 。
(2)汽车尾气中CO、NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图一。
① NO与CO混存时,相互反应的化学方程式为 。
② 1000K,n(NO)/n(CO)=5:4时,NO的转化率为75%,则CO的转化率约为 。
③ 由于n(NO)/n(CO)在实际过程中是不断变化的,保证NO转化率较高的措施是将温度大约控制在 K之间。
(3)汽车尾气中NOx有望通过燃料电池实现转化。已经有人以 NO2、O2和熔融NaNO3制成了燃料电池,其原理如图二。
① 图中石墨Ⅱ为电池的 极。
② 在该电池使用过程中,石墨I电极上的产物是氧化物Y,其电极反应式为 。
(4)甲醇也可用于燃料电池。工业上采用反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0合成甲醇。
① 在恒容密闭反应器中,H2的平衡转化率与温度、压强的关
系如图三所示,则A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的
大小关系为 。
② 某高温下,将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中发生
反应,达到平衡后测得c(CO2)=2.0mol·L-1,则该温度下反应的平
衡常数值为 。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
(17分)合成氨工业上常用下列方法制备H2:
方法:
方法:
试计算25℃时由方法②制备l000g H2所放出的能量为_________ kJ。
(2)在一定的条件下,将C(s)和H2O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器,发生反应:其相关数据如下表所示:
①T1_________T2(填“>”、“=”或“<”);
T1℃时,该反应的平衡常数K="_________" 。
②乙容器中,当反应进行到1.5min时,H2O(g)的物质的量浓度范围是_________。
③一定条件下,在密闭恒容的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是_________。
A.
B.混合气体的密度保持不变
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
④某同学为了研究反应条件对化学平衡的影响,测得逆反应速率与时间的关系如图所示:
可见在t1、t3、t5、t7时反应都达了到平衡状态,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则从t1到t8哪个时间段H2O (g)的平衡转化率最低_________,t4时刻改变的条件是__________。
⑤在25 ℃时,c mol/L,的醋酸与0.02mol/L NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性,
用含c的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka=_________。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
(I)保护环境已成为当前和未来的一项全球性课题。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:
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)上述转化过程中,ΔH1和ΔH2的关系是________。
(3)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·mol-1) | 393 | 460 | 941 | 499 |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
下图是红磷P(s)和Cl2反应生成(图中的
表示生成1mol产物的数据)。根据下图回答下列问题:
(1)的热化学方程式为 。
(2)= KJ·mol-1
(3)研究表明,化学反应的能量变化(△H)与反应物和生成物的键能有关。键能可以简单地理解为断开1mol化学键时所需吸收的能量,表1所列是部分化学键的键能数据。
表1部分化学键的键能数据
化学键 | P-P | P-O | O=O | P=O |
键能/(kJ·mol-1) | 198 | 360 | 498 | x |
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
乙醇汽油含氧量达35%,使燃料燃烧更加充分,使用车用乙醇汽油,尾气排放的CO和碳氢化合物平均减少30%以上,有效的降低和减少了有害的尾气排放。但是汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,对NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。NOx排入空气中,形成酸雨,造成空气污染。NOx中有一种红棕色气体,其溶于水的方程式是 。
(2)已知NO2和N2O4的结构式分别是和
。
物质 | NO2 | N2O4 | |
化学键 | N=O | N—N | N=O |
键能(kJ/mol) | 466 | 167 | 438 |
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com