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为减小和消除过量CO2对环境的影响,一方面世界各国都在限制其排放量,另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究.
(1)最近有科学家提出“绿色自由”构想:先把空气吹入饱和碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出,并使之变为可再生燃料甲醇.“绿色自由”构想技术流程如图1:

写出分解池中反应的化学方程式
 
.在合成塔中,当有4.4kg CO2与足量H2完全反应,可放出热量4947kJ,写出合成塔中反应的热化学方程式
 

(2)以CO2为碳还可以制备乙醇,反应如下:
2CO2(g)+6H2(g)═CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H=-173.6kJ/mol
写出由CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的反应的热化学方程式
 

(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图2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
 
.当电子转移
 
mol时,参加反应的氧气的体积是6.72L(标准状况下).
(4)以甲醇为燃料还可制作新型燃料电池,电池的正极通入O2,负极通入甲醇,用熔融金属氧化物MO作电解质(可传导O2-).该电池负极发生的电极反应是
 
;放电时,O2-移向电池的
 
(填“正”或“负”)极.
考点:常见的生活环境的污染及治理,热化学方程式,常见化学电源的种类及其工作原理
专题:化学反应中的能量变化,电化学专题
分析:(1)碳酸氢钾不稳定,加热时分解生成碳酸钾和二氧化碳、水;4.4kgCO2的物质的量是100mol,100mol二氧化碳和足量氢气反应放出4947KJ热量,根据物质的物质的量与热量之间的关系写出其热化学反应方程式;
(2)根据盖斯定律来解答;
(3)①燃料电池可燃物在负极失电子发生氧化反应,氧气再正极得到电子发生还原反应;
②所有燃料电池的总反应是燃料的燃烧反应,溶液的pH减小,说明电解质氢氧化钾被消耗;根据正极的电极反应来计算;
(4)燃料电池可燃物在负极失电子发生氧化反应,氧气再正极得到电子发生还原反应;根据原电池原理,正极O2得到电子生成负极O2-,电池中阴离子向负极移动.
解答: 解:(1)二氧化碳和饱和的碳酸钾溶液反应生成碳酸氢钾,碳酸氢钾不稳定,加热时分解生成碳酸钾、二氧化碳和水,方程式为2KHCO3
  △  
.
 
K2CO3+H2O+CO2↑;4.4kgCO2的物质的量是100mol,100mol二氧化碳和足量氢气反应放出4947KJ热量,所以1mol二氧化碳和足量氢气反应放出49.47KJ热量,所以其热化学反应方程式为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.47KJ/mol,
故答案为:2KHCO3
  △  
.
 
K2CO3+H2O+CO2↑;CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.47KJ/mol;
(2)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.47KJ/mol    ①
2CO2(g)+6H2(g)═CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H=-173.6kJ/mol  ②
②-①×2由盖斯定律可得:2CH3OH(g)═CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=-74.66kJ/mol,
故答案为:2CH3OH(g)═CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=-74.66kJ/mol;
(3)①氧气在正极上被还原,在酸性条件下生成水,电极反应为:O2+2H2O+4e-═4OH-
故答案为:O2+2H2O+4e-═4OH-
②所有燃料电池的总反应是燃料的燃烧反应,溶液的pH减小,说明电解质氢氧化钾被消耗,即2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O;参加反应的氧气的体积是6.72L(标准状况下)物质的量为0.3mol,O2+2H2O+4e-=4OH-,转移电子物质的量为1.2mol;
故答案为:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O;1.2;
(4)以甲醇为燃料制作新型燃料电池,电池正极通入O2,负极通入甲醇,用熔融金属氧化物MO作电解质,正极O2得到电子生成O2-:负极电极反应为:O2+4e-=2O2-,甲醇失电子和氧离子生成二氧化碳和水,正极电极反应为2CH3OH-12e-+6O2-═2CO2+4H2O,电池中阴离子向负极移动,
故答案为:CH3OH-6e-+3O2-═CO2+2H2O;负.
点评:本题考查热化学方程式的书写,电极方程式的书写与化学计算,要能根据题目所给信息解题,善于发掘题目信息,题目难度中等.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

下列说法正确的是(  )
A、常温下,将pH=3的醋酸溶液稀释到原体积的10倍后,溶液的pH=4
B、pH=8.3的NaHCO3溶液中:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(H2CO3
C、常温下,pH=2的盐酸溶液中,由水电离出的c(H+)=1.0×10-12 mol/L
D、Na2CO3溶液中加水稀释后恢复至原温度,pH和Kw均减小

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科目:高中化学 来源: 题型:

常温下,浓度均为0.1mol/L的三种溶液:①CH3COOH溶液②NaOH溶液③CH3COONa溶液,下列说法中正确的是(忽略混合前后溶液体积变化)(  )
A、溶液的pH值:②>③>①
B、水电离出的c(OH-):③>①=②
C、①和③等体积混合后的溶液:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1mol/L
D、②和③等体积混合后的溶液:c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-

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科目:高中化学 来源: 题型:

二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源.以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例.在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)?NH2CO2NH4(s)△H1=a kJ?mol-1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)?CO(NH22(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ?mol-1
总反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ?mol-1
请回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的△H1=
 
kJ?mol-1(用具体数据表示).
(2)反应Ⅱ的△S
 
(填>或<)0,一般在
 
情况下有利于该反应的进行.
(3)反应Ⅲ中影响CO2平衡转化率的因素很多,图1为某特定条件下,不同水碳比
n(H2O)
n(CO2)
和温度影响CO2平衡转化率变化的趋势曲线.
①其他条件相同时,为提高CO2的平衡转化率,生产中可以采取的措施是
 
(填提高或降低)水碳比.
②当温度高于190℃后,CO2平衡转化率出现如图1所示的变化趋势,其原因是
 


(4)反应Ⅰ的平衡常数表达式K1=
 
;如果起始温度相同,反应Ⅰ由在恒温容器进行改为在绝热(与外界没有热量交换)容器中进行,平衡常数K1
 
(填增大、减少、不变).
(5)某研究小组为探究反应Ⅰ中影响c(CO2)的因素,在恒温下将0.4mol NH3和0.2mol CO2放入容积为2L的密闭容器中,t1时达到平衡过程中c(CO2)随时间t变化趋势曲线如图2所示.若其他条件不变,t1时将容器体积压缩到1L,请画出t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线(t2达到新的平衡).

(6)尿素在土壤中会发生反应CO(NH22+2H2O?(NH42CO3.下列物质中与尿素有类似性质的是
 

A.NH2COONH4 B.H2NOCCH2CH2CONH2
C.HOCH2CH2OH         D.HOCH2CH2NH2

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科目:高中化学 来源: 题型:

聚合硫酸铁(PFS)是一种新型高效的无机高分子絮凝剂,广泛用于生活用水、工业用水的净化以及工业废水、城市污水、污泥的净化处理等领域.目前采用直接氧化法和催化氧化法两种方式制备.
(1)聚合硫酸铁的化学式为[Fe2(OH)n(SO4)x]m,其中X的值为
 
(用n表示).
(2)采用直接氧化法,即以FeSO4?7H2O为原料,加入氧化剂和H2SO4经过氧化、水解、聚合三步反应完成.
①工业上常用NaClO作氧化剂,写出该氧化过程的离子方程式
 

②水解反应中得到一种含有Fe、S、H、O四种元素且相对分子质量为169的产物,则该物质的化学式为
 

(3)目前国内多采用催化氧化法,即在NaNO2催化条件下向FeSO4、H2SO4溶液中通入氧气制备聚合硫酸铁.
①该法生产中对空气污染较大,其原因是
 

②经研究表明在NaNO2催化条件下,溶液中实际起催化作用的物质是NOx.如图表示的是反应温度对Fe2+的氧化速率及催化指数(催化剂的催化效率)的影响,分析温度在60℃以后数据线变化的原因
 


(4)某学习小组用KMnO4测定一种市售亚硝酸钠中NaNO2的质量分数(不含能与KMnO4发生反应的还原性杂质),过程如下:取0.5g试样溶于水,加入适量的硫酸,用0.1000mol?L-1KMnO4标准溶液滴定,到达终点时消耗KMnO4标准溶液28.00mL.
已知:2MnO4-+6H++5NO2-=2Mn2++5NO3-+3H2O
①终点现象是
 
.②该试样中NaNO2的质量分数为
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

草酸(H2C2O4)主要用于生产抗菌素和冰片等药物以及提炼稀有金属的溶剂、染料还原剂、鞣革剂等.已知25℃时,草酸Ka1=5.9×10-2,Ka2=6.4×10-5;碳酸(H2CO3)的电离平衡常数为Ka1=4.2×10-7,Ka2=5.6×10-11
NH3?H2O:Kb=1.8×10-5
(1)在盛有3ml 0.1mol?L-1Na2CO3溶液的试管中,逐滴加入0.1mol?L-1H2C2O4溶液,并不断振荡,请写出初始阶段发生反应的离子方程式:
 
;0.1mol?L-1的H2C2O4溶液加水稀释过程中,下列表达式的值变大的是
 

A.
c(H+)
c(OH-)
B.
c(H+)
c(H2C2O4)
C.
c(C2
O
2-
4
)
c(HC2
O
-
4
)
D.
c2(H+)?c(C2
O
2-
4
)
c(H2C2O4)

(2)25℃时,在10mL0.2mol?L-1H2C2O4溶液中加入10mL 0.2mol?L-1NaOH溶液时,所得溶液pH<7,其原因是:
 
.下列说法正确的是
 

A.10mL0.1mol?l-1H2C2O4溶液中加入VmL0.1mol?L-1NH3?H2O溶液,所得溶液pH=7,则V>20mL
B.等物质的量浓度的NaHC2O4、Na2C2O4、Na2CO3溶液的pH大小顺序为:Na2CO3>Na2C2O4>NaHC2O4
C.NaHC2O4溶液中各离子浓度大小顺序:c(Na+)>c(HC2O4)>c(H+)>c(OH-)c(C2O42-)
D.等物质的量浓度的Na2C2O4和NaHCO3混合液中,c(CO32-)+c(HCO3-)=c(C2O42-)+c(HC2O4-)
(3)当在浓度均为0.1mol?L-1的Na2CO3和NaHCO3混合溶液中加入少量的酸或碱,结果发现该溶液的pH变化不大,其原因是
 
.据此可判断浓度均为0.1mol?L-1的下列混合溶液中,不能抵抗外加少量酸或碱对溶液pH影响的是
 

A.H2C2O4、NaHC2O4 B.NH4Cl、NaCl  C.NaHSO3、Na2SO3 D.Na2S2O3、KNO3
(4)已知CaCO3、CaC2O4的溶度积常数(25℃)分别为5.0×10-9、2.5×10-9,向0.3mol?L-1Na2C2O4溶液中加入过量CaCO3固体后,溶液中的c(CO32-)=
 

(5)设计实验方案证明在水中存在着电离平衡
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

葡萄糖是一种重要的营养物质,应用范围十分广泛.
I.在某些酶的催化下,人体内葡萄糖的代谢有如图过程:

(1)过程①是
 
反应,过程②是
 
 反应,过程③是
 
反应(填写反应类型的名称).
(2)上述物质中
 
 
互为同分异构体(填写字母代号).
Ⅱ.葡萄糖被氧化后生成葡萄糖酸,形成内酯(具有六元环酯结构).葡萄糖酸内酯简称GDL,是一种食品添加剂,超市中见到的内脂豆腐就是用它点成的.方法是把GDL和CaSO4(或其他凝固剂)按1:3~2:3配比混合使用.用它点出的豆腐更加细嫩,营养价值也高.
(3)葡萄糖酸的分子式为
 

(4)葡萄糖酸内酯的结构简式为
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

氧化还原反应在工农业生产和日常生活中有广泛运用
(1)人通过呼吸作用吸入氧气,氧化体内的葡萄糖(C6H12O6)提供能量以维持生命活动,反应为:
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量,该反应中的还原剂是
 
.(填化学式)
(2)罐头厂在装食物罐头时,通常要添加一些对人体无害的防腐剂,防止食物被空气中的氧气氧化而变质.此类食物防腐剂应具有
 
. (填“氧化性”或“还原性”);
(3)我国政府为了消除碘缺乏病,规定在食盐中必须加人适量的碘酸钾.检验食盐中是否加碘,可利用如下反应:KIO3+5KI+3H2SO4=3K2SO4+3I2+3H2O
利用上述反应检验食盐中是否加碘,所需试剂是
 
(填下列选项的序号)
①碘水    ②KI溶液    ③淀粉溶液    ④稀硫酸      ⑤AgNO3溶液.

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科目:高中化学 来源: 题型:

用NA表示阿伏加德罗常数,下列说法正确的是(  )
A、过氧化钠与水反应,每产生标准状况下11.2 L O2,转移NA个电子
B、含NA个氧原子的氧气在标准状况下的体积约为22.4 L
C、1 个氢气分子的实际质量约为
1
NA
g
D、1 mol Na 原子中约含有NA个电子

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