【题目】水煤气法制取甲醇(CH3OH)的反应及其反应的焓变、平衡常数如下:
① CH4(g) + 1/2 O2(g)CO(g) + 2H2(g) H1 =-35.4kJ·mol-1 平衡常数K1
② CO(g) + 2H2(g) CH3OH (g) H2 =-90.1 kJ·mol-1 平衡常数K2
③ 2CH4(g) + O2(g) 2CH3OH(g) H3 平衡常数K3
(1)在25℃、101kPa下,1g液态甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_________________________________。
(2)依据盖斯定律求出反应③ 2CH4(g) + O2(g) 2CH3OH(g) H3 =_____kJ·mol-1,相同温度下K3=______(用含K1、K2代数式表示)。
(3)下列关于化学反应中的能量及变化理解错误的是(填字母序号)______。
a.反应中活化能的作用是使反应物活化,从而启动反应或改变反应速率
b.化学键的断裂与形成一定伴随着电子的转移和能量变化
c.在一定条件下,某一化学反应是吸热反应还是放热反应,由生成物与反应物的焓值差即焓变(H)决定
d.氯化钠晶体熔化时,离子键被破坏,吸收能量,发生化学变化
e.200℃、101kPa时,1 mol H2和碘蒸气作用生成HI的反应,热化学方程式表示如下:
H2(g)+I2(g) === 2HI(g) H3 = -14.9 kJ·mol-1
f.燃烧热定义中“生成稳定的氧化物”,意味着这些氧化物不能再燃烧了
(4)甲醇燃料电池的种类很多,我们常用的一种甲醇燃料电池,是以甲醇与氧气的反应为原理设计的,其电解质溶液是KOH溶液。该电池负极的电极反应式为_____________________________。
如图是自呼吸式甲醇燃料电池工作示意图。图中进入c口的物质可能是______________,若有16g甲醇参与原电池反应,理论上电池内部有___________mol 质子通过质子交换膜。
【答案】CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO 2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.76kJ·mol-1 -251 K12·K22 b d e CH3OH-6e-+8OH-==CO32-+6H2O O2或空气 3mol
【解析】
(1)在25℃、101kPa下,1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ,32g甲醇燃烧生成液态水和二氧化碳气体放热22.68kJ×32=725.8kJ,依据热化学方程式的书写方法和注意问题,标注对应反应的焓变写出;
(2)根据盖斯定律进行求算;
(3)结合化学反应中的能量及变化理解;
(4)甲醇燃料电池负极为甲醇失电子,正极为氧气得电子。
(1)在25℃、101kPa下,1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ,32g甲醇燃烧生成液态水和二氧化碳气体放热22.68kJ×32=725.8kJ,反应的热化学方程式为:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.8kJ/mol;
(2)已知① CH4(g) + O2(g)CO(g) + 2H2(g) H1 =-35.4kJ·mol-1
② CO(g) + 2H2(g) CH3OH (g) H2 =-90.1 kJ·mol-1
根据盖斯定律,由①+②得反应③ 2CH4(g) + O2(g) 2CH3OH(g) H3=(H1 +H2) =(-35.4kJ·mol-1-90.1 kJ·mol-1) =-251 kJ·mol-1;
K3= K12·K22;
(2)a、活化能的作用在于使反应物活化,从而启动反应或改变反应速率,故a正确;
b.成键释放能量,但不一定发生氧化还原反应,则化学键的形成一定伴随着能量变化,不一定存在电子的转移,故b错误;
c.反应放热或吸热的能量变化是有反应物和生成物的焓值差决定,即焓变决定反应热量变化,故c正确;
d.化学反应是实质是有旧化学键的断裂和新化学键的形成,离子键被破坏的变化不一定发生化学变化,氯化钠晶体熔化时,离子键被破坏,吸收能量,无化学键形成,未发生化学变化,故d错误;
e.在200℃、101kPa时,1 mol H2和碘蒸气作用生成HI的反应是可逆反应,放出14.9kJ的热量,则热化学方程式可表示为:H2(g)+I2(g) 2HI(g)△H<-14.9kJ/mol,故e错误;
f.燃烧热定义中“生成稳定的氧化物”,意味着这些氧化物不能再燃烧了,如碳生成二氧化碳,故f正确;
答案选bde;
(4)碱性条件下甲醇在电池负极失去电子产生碳酸根离子,电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-==CO32-+6H2O;
如图是自呼吸式甲醇燃料电池工作示意图。原电池中阳离子氢离子定向移动到正极,图中进入c口的物质可能是氧气或空气;
根据电极反应式为CH3OH-6e-+OH-==CO32-+6H2O,若有16g甲醇(0.5mol)参与原电池反应,理论上电池内部有3mol 质子通过质子交换膜。
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【题目】工业上常用电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示,其中阴极和阳极均为惰性电极.测得同温同压下,气体甲与气体乙的体积比约为2:1,以下说法正确的是 ( )
A. b电极反应式:2H2O+4e-=O2↑+4H+
B. 离子交换膜d为阴离子交换膜
C. 丙为硫酸溶液,丁为氢氧化钠溶液
D. a电极连接电源的正极作阳极
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【题目】某温度时,Kw=1.0×10-12,若在该温度时,某溶液的c(H+)=1.0×10-7molL-1,则该溶液
A. 呈酸性 B. 呈碱性 C. 呈中性 D.
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【题目】化合物M{ [(CH3COO)2Cr]2·2H2O,相对分子质量为376}不溶于冷水,是常用的氧气吸收剂。实验室中以锌粒、三氧化铬溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备该化合物,其装置如图所示,且仪器2中预先加入锌粒。已知二价铬不稳定,极易被氧气氧化,不与锌反应。制备过程中发生的相关反应如下:
Zn(s)+2HCl(aq)═ZnCl2(aq)+H2(g)
2CrCl3(aq)+Zn(s)═2CrCl2(aq)+ZnCl2(aq)
2Cr2+(aq)+4CH3COO-(aq)+2H2O(l)═[Cr(CH3COO)2]22H2O(s)
请回答下列问题:
(1)仪器1的名称是__________;
(2)往仪器2中加盐酸和三氯化铬溶液的顺序最好是__________(填序号);目的是______________________________。
A.盐酸和三氯化铬溶液同时加入
B.先加三氯化铬溶液,一段时间后再加盐酸
C.先加盐酸,一段时间后再加三氯化铬溶液
(3)为使生成的CrCl2溶液与醋酸钠溶液顺利混合,应关闭阀门__________(填“A”或“B”,下同),打开阀门___________________。
(4)本实验中锌粒要过量,其原因除了让产生的H2将CrCl2溶液压入装置3与醋酸钠溶液反应外,另一个作用是__________________________。
(5)已知其它反应物足量,实验时取用的CrCl3溶液中含溶质9.51g,取用的醋酸钠溶液为1.5L0.1mol/L;实验后得干燥纯净的[Cr(CH3COO)2]22H2O 9.024g,则该实验所得产品的产率为__________(不考虑溶解的M)。
(6)铬的离子会污染水,常温下要除去上述实验中多余的Cr2+,最好往废液中通入足量的________,再加入碱液,调节pH至少为________才能使铬的离子沉淀完全(铬的离子浓度应小于10-5mol/L)。(已知Cr(OH)3的溶度积为6.3×10-31,=4,lg2≈0.3)
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【题目】25℃时,向20 mL 0.01 mol·L-1HA(aq)中不断滴入0.02 mol·L-1 NaOH(aq),混合溶液pH变化如图所示。此过程溶液下列说法不正确的是(已知:25℃时一元酸HA(aq)电离平衡常数Ka=1.6×10-5)
A. a点溶液的pH大于3
B. b点溶液中离子:c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
C. c点表示酸HA(aq)和NaOH(aq)溶液恰好完全反应
D. d点溶液加水稀释后c(H+)/c(HA)的值会增大
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【题目】磷化铝(AlP)通常可作为一种广谱性熏蒸杀虫剂,吸水后会立即产生高毒性PH3气体(沸点-89.7℃,还原性强)。某化学兴趣小组的同学用下述方法测定粮食中残留磷化物的含量。
在C中加入100g原粮,E中加入20.00mL 1.50×l0-3mol/L KMnO4溶液(H2SO4酸化),往C中加入足量水,充分反应后,用亚硫酸钠标准溶液滴定E中过量的KMnO4溶液。回答下列问题:
(1)仪器D的名称是________________________。
(2)AlP与水反应的化学方程式为__________________________________。
(3)装置A中盛装KMnO4溶液的作用是除去空气中的还原性气体,装置B中盛有焦性没食子酸()的碱性溶液,其作用是_____________________________。
(4)通入空气的作用是____________________________________。
(5)装置E中PH3被氧化成磷酸,则装置E中发生反应的氧化剂和还原剂物质的量之比为______________。(6)收集装置E中的吸收液,加水稀释至250mL,取25.00mL于锥形瓶中,用4.0×10-4mol/L的Na2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液,消耗Na2SO3标准溶液15.00mL,Na2SO3与KMnO4溶液反应的离子方程式为______________, 则该原粮中磷化物(以PH3计)的含量为_____ mg·kg-1。
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【题目】过氧化尿素是一种白色粉末,溶于水形成的溶液呈弱酸性。过氧化尿素不稳定,在痕量重金属离子等活性催化剂的存在下迅速分解。工业生产过氧化尿素的原理和流程如下。
回答下列问题:
(1)已知过氧化尿素中的CO(NH2)2与H2O2以氢键连接,其中碳元素的化合价是______。(填序号)
A.+2价 B.-1价 C.0价 D.+4价
(2)过氧化尿素鉴定反应:在重铬酸钾酸性溶液中加入乙醚和少许过氧化尿素,振荡。上层乙醚呈蓝色,这是由于在酸性溶液中过氧化尿素中的过氧化氢与重铬酸钾反应生成较稳定的蓝色过氧化铬(CrO5)且无气体生成。写出H2O2与重铬酸钾反应的离了方程式____。
(3)经过上述化学工艺后的产品是粗产品。已知30℃时尿素的溶解度远大于过氧化尿素的溶解度,则提纯粗产品的操作顺序是___(填序号)。
①冷却至30℃结晶 ②过滤 ③蒸发浓缩 ④溶解 ⑤洗涤
(4)在实验室中采用上述原理制取过氧化尿素,搅拌器的材质一般用玻璃而非铁质,原因是___。
(5)电解尿素的碱性溶液制氢的装置示意图见图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为_________。
(6)Ⅰ.为测定产品中H2O2的含量,常用KMnO4溶液滴定H2O2,高锰酸钾标准溶液通常放置时间较长,因此在滴定H2O2前,常用现配的草酸钠溶液先标定出KMnO4标准溶液的浓度。
Ⅱ.称取过氧化尿素样品4.00g ,溶解在250mL容量瓶中定容。准确量取25.00mL于锥形瓶中加入1.00mL 6mo1/L的硫酸,用标定过的0.2000mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至滴入最后一滴时溶液显浅红色且半分钟内不褪色,三次滴定平均消耗KMnO4标准溶液10.00mL(KMnO4与尿素不反应)。
①H2O2的质量分数是_____(精确至0.1%)。
②若装草酸钠溶液的滴定管水洗后未润洗,最终H2O2的质量分数__(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
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【题目】有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于30)。A的基态原子2p能级有3个单电子;C的基态原子2p能级有1个单电子;E原子最外层有1个单电子,其次外层有3个能级且均排满电子;D与E同周期,价电子数为2。则:
(1)D的元素符号为______。A的单质分子中π键的个数为______。
(2)B元素的氢化物的沸点是同族元素氢化物中最高的,原因是__________________________________。
(3)A、B、C 3种元素的第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。
(4)写出基态E原子的价电子排布式:__________________。
(5)A的最简单氢化物分子的空间构型为________,其中A原子的杂化类型是________。
(6)C和D形成的化合物的晶胞结构如图所示,已知晶体的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数为NA,求晶胞边长a=________cm。(用ρ、NA的计算式表示)
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】(1)将等径圆球在二维空间里进行排列,可形成密置层和非密置层,在图1所示的半径相等的圆球的排列中,A属于________层,配位数是________;B属于________层,配位数是________。
(2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积,得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞,它被称为简单立方堆积,在这种晶体中,金属原子的配位数是________,平均每个晶胞所占有的原子数目是________。
(3)有资料表明,只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式,钋位于元素周期表的第________周期第__________族,元素符号是________,最外电子层的电子排布式是________。
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