分析 (1)反应物的总能量比生成物的总能量低,为吸热反应,反之为放热反应,通过比较反应物和生成物的总能量的角度来得出反应吸热;反应热取决于反应物和生成物的总能量的大小,与起始状态和反应的最终状态有关,而与反应的途径无关;E4-E3为降低了反应的活化能值;
(2)已知:(i)CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3kJ•mol-1
(ii)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2=-90.1kJ•mol-1
(iii)2CO(g)+O2(g)?2CO2(g) )△H3=-566.0kJ•mol-1
根据盖斯定律,i×2+2×ii+iii可得:2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g);
(3)原电池负极发生氧化反应,甲醇在负极失去电子,碱性条件下生成碳酸根离子与水;
(4)电解法精炼铜时,粗铜作阳极,与电源的正极相连,主要反应为铜失去电子,纯铜作阴极,与电源的负极相连;若用该电池电解精炼铜,依据串联电路中各个电极转移电子数相同,依据电子守恒计算理论上需要甲醇的质量.
解答 解:(1)通过图象可以看出,反应物的总能量比生成物的总能量低,故为吸热反应,一个化学反应的热效应仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关,与反应的途径无关,仅取决于反应物和生成物的总能量的大小,过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是相同的,过程Ⅱ与过程Ⅰ比较活化能减小,E4-E3为降低了反应的活化能值,
故答案为:吸热;相同;降低的活化能值;
(2)已知:(i)CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3kJ•mol-1
(ii)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2=-90.1kJ•mol-1
(iii)2CO(g)+O2(g)?2CO2(g) )△H3=-566.0kJ•mol-1
根据盖斯定律,i×2+2×ii+iii可得:得2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g)△H,故△H=2△H1+2△H2+△H3=(+247.3kJ•mol-1)×2+(-90.1kJ•mol-1)×2+(-566.0kJ•mol-1)=-251.6kJ•mol-1,所以用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g)△H=-251.6kJ•mol-1,
故答案为:2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g)△H=-251.6kJ•mol-1;
(3)原电池负极发生氧化反应,甲醇在负极失去电子,碱性条件下生成碳酸根离子与水,负极电极反应式为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,
故答案为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
(4)电解精炼铜时,粗铜应作阳极,电解池的阴极材料是纯铜,阳极主要电极反应为:Cu-2e-=Cu2+,电极反应为:Cu2++2e-=Cu,Fe、Zn比Cu活泼,故Fe、Zn在阳极比Cu更容易失去电子,变成Fe2+、Zn2+进入溶液;在阴极,Fe2+、Zn2+比Cu2+难于得到电子,因此不能在阴极析出,最终留在溶液中,Cu比Ag、Au活泼,故Ag、Au在阳极比Cu难于失去电子,因此不能溶解进入溶液,最终以阳极泥的形式沉淀出来,所以电解精炼铜,阴极电极反应为:Cu2++2e-=Cu,每转移2mol电子,析出64g铜,所以阴极质量增重19.2g时,转移电子数为:$\frac{19.2g}{64g/mol}$×2=0.6mol,电池与电解池为串联,所以当电解池中转移0.6mol电子,电池中转移电子数为0.6mol,依据CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O可知需0.1mol甲醇,质量为m=nM=0.1mol×32g/mol=3.2g,
故答案为:3.2.
点评 本题主要考查了反应中能量的变化、热化学方程式的书写、电解池工作原理及相关计算,理清甲醇和氢气的热量关系、熟悉原电池、电解池工作原理及各个电极发生反应是解答本题的关键,题目难度中等.
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | Al2(SO4)3═2Al3++3SO42- | B. | NaHCO3═Na++H++CO32- | ||
C. | NaHSO4═Na++HSO4- | D. | KClO3═K++Cl-+3O2- |
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
1 | NaCl | NaHCO3 | NH4Cl |
10℃ | 35.8 | 8.15 | 33.0 |
45℃ | 37.0 | 14.0 | 50.0 |
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
温度/K | 反应I | 反应II | 已知: K2>K1>K2′>K1′ |
298 | K1 | K2 | |
398 | K1′ | K2′ |
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
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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. | 2.0×10-6mol/L | B. | 3.2×10-6mol/L | C. | 2.0×10-9mol/L | D. | 3.2×10-9mol/L |
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