分析 (1)根据盖斯定律书写二氧化氮转化为氮气的热化学方程式,从而计算反应热;
(2)①结合题干计算铁物质的量,根据化学方程式定量关系计算甲烷消耗的物质的量,依据化学反应速率概念计算得到;
②反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各组分浓度保持不变,据此分析;
③该反应是正反应气体体积增大的吸热反应,升温平衡正向移动,据此分析;
(3)①甲烷燃料碱性电池中,负极上甲烷失电子和氢氧根生成水和碳酸根;
②b电极为阴极,阴极上铜离子放电生成Cu,根据Cu和转移电子之间的关系式计算;
(4)根据题目信息以及阴极得电子发生还原反应.
解答 解:(1)CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ•mol-1①
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2②
若1mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为867kJ,
将热化学方程式$\frac{①+②}{2}$得热化学反应方程式为CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=$\frac{-574+△{H}_{2}}{2}$kJ/mol=-867kJ/mol,△H2=-1160kJ/mol,
故答案为:-1160kJ/mol;
(2)①若反应在5L的密闭容器中进行,1min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g的物质的量=$\frac{3.2g}{106g/mol}$=0.02mol,结合化学方程式,Fe2O3(s)+3CH4(g)═2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g),计算反应的甲烷物质的量为0.06mol,则该段时间内CH4的平均反应速率=$\frac{\frac{0.06mol}{5L}}{1min}$=0.012mol/(L•min),
故答案为:0.012mol/(L•min);
②a.CH4的转化率与CO的产率与是否达到平衡状态无关,故a错误;
b.反应前后气体的物质的量和质量都不同,所以混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态,故b正确;
c、v(CO)与v(H2)的比值始终不变,所以其不能说明反应达到平衡状态,故c错误;
d、固体的总质量不变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故d正确;故答案为:bd;
③Fe2O3(s)+3CH4(g)═2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)△H>0,反应是气体体积增大的吸热反应,升温平衡正向移动,平衡常数增大,KA<KB;
a.H2的逆反应速率随温度的升高而增大,故a错误;
b.升温平衡正向移动,CH4的体积分数减小,故b正确;
c.升温平衡正向移动,混合气体的平均相对分子质量减小,故c正确;
d.升温平衡正向移动,CO的体积分数增大,故d错误;故答案为:<;bc;
(3)①甲烷燃料碱性电池中,负极上甲烷失电子和氢氧根生成水和碳酸根,电极反应为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,故答案为:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;
②A中消耗0.05mol氧气时,转移0.2mol电子,b电极为阴极,阴极上铜离子放电生成Cu,根据Cu和转移电子之间的关系式得析出Cu的质量=$\frac{0.2mol}{2}$×64g/mol=6.4g,故答案为:b;6.4;
(4)阴极得电子发生还原反应:N2+6H++6e-=2NH3,故答案为:N2+6H++6e-=2NH3.
点评 本题综合考查学生有关电化学、热化学、化学反应速率和平衡的有关计算等知识,综合性较强,难度大.
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | SO2在有的反应中显示氧化性,有的反应中显示还原性 | |
B. | SO2是酸性氧化物,溶于水生成稳定的亚硫酸 | |
C. | SO2气体通入Na0H溶液中一定得到Na2SO3 | |
D. | SO2气体通入BaCl2溶液中,能生成白色沉淀 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
元素符号 | a | b | c | d | e | f | g | h |
原子半径/mm | 0.037 | 0.071 | 0.075 | 0.082 | 0.102 | 0.143 | 0.152 | 0.186 |
最高化合价或最低化合计 | +1 | -1 | -3 | +3 | -2 | +3 | +1 | +1 |
族/周期 | ⅠA | ⅡA | ⅢA | ⅣA | ⅤA | ⅥA | ⅦA | 0 |
1 | ||||||||
2 | ||||||||
3 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | S2-的结构示意图: | |
B. | CO2的比例模型: | |
C. | 邻羟基苯甲酸的结构简式: | |
D. | 质子数为79、中子数为118的金(Au)原子:${\;}_{79}^{118}$Au |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 气体摩尔体积一定都约为22.4 L/mol | |
B. | 通常状况(室温、101kP)下,气体摩尔体积约为22.4 L/mol | |
C. | 标准状况(0℃、101kP)下,气体摩尔体积约为22.4 L/mol | |
D. | 标准状况(0℃、101kP)下,1 mol H2O的体积是22.4 L |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 钠与水反应制氢气 | B. | 过氧化钠与水反应制氧气 | ||
C. | 氯气与水反应制次氯酸 | D. | 氟单质与水反应制氧气 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 1 mol Cl2完全反应转移的电子数一定是2NA | |
B. | 标准状况下,22.4 L CCl4中含有的分子数为NA | |
C. | 1 L 0.1 mol•L-1乙醇溶液中含有的氧原子数为0.1NA | |
D. | 4 g氦气中含有的分子数和原子数均为NA |
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