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12.甲醇是一种重要化工原料,又是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景.
(1)已知:CH3OH(g)═HCHO(g)+H2(g)△H=+84kJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ•mol-1
工业上常以甲醇为原料制取甲醛,请写出CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)的热化学方程式:2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)△H=-316kJ•mol-1
(2)工业上可用如下方法合成甲醇,化学方程式为CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),已知某些化学键的键能数据如表:
化学键C-CC-HH-HC-OC≡OO-H
键能/kJ•mol-1348413436358x463
请回答下列问题:

①该反应的△S<(填“>”或“<”)0.图1中曲线a到曲线b的措施是加入催化剂.
②已知CO中的C与O之间为三键,其键能为x kJ•mol-1,则x=1097.
(3)由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池,可使手机连续使用一个月才充一次电.
①该电池负极的电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O.
②若以该电池为电源,用石墨作电极电解200mL含有如表离子的溶液.
离子Cu2+H+Cl-SO42-
c/mol•L-10.5220.5
电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件下)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)阳极上收集到氧气的质量为3.2g.
(4)电解水蒸气和CO2产生合成气(H2+CO).较高温度下(700~1 000℃),在SOEC两侧电极上施加一定的直流电压,H2O和CO2在氢电极发生还原反应产生O2-,O2-穿过致密的固体氧化物电解质层到达氧电极,在氧电极发生氧化反应得到纯O2.由图2可知A为直流电源的负极(填“正极”或“负极”),请写出以H2O为原料生成H2的电极反应式:H2O+2e-=H2↑+O2-

分析 (1)已知:①CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g)△H=+84kJ/mol;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484kJ/mol,可利用盖斯定律将2×①+②得到CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)的热化学方程式;
(2)①据反应前后气体总物质的量的变化分析;曲线a到曲线b,活化能降低,可加入催化剂;
②依据化学反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和来分析;
(3)①甲醇燃料电池中正极上氧气得电子生成二氧化碳,甲醇在负极失电子,碱溶液中生成碳酸盐;
②电解原理:阴极上显示铜离子得电子,然后是氢离子得电子产生氢气,在阳极上是氯离子失电子的反应,产生氯气,然后是氢氧根离子失电子产生氧气,一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时,根据电子守恒计算阳极上收集到氧气的质量;
(4)由图示可知A极水、二氧化碳生成氢气、CO,应发生还原反应,为阴极反应.

解答 解:(1)已知:①CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g)△H=+84kJ/mol;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484kJ/mol,将2×①+②得到CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)的热化学方程式为2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)△H=-316 kJ•mol-1
故答案为:2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)△H=-316 kJ•mol-1
(2)2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g),这是一个气体体积减小的反应,故△S<0;曲线a到曲线b,活化能降低,应为加入催化剂;
故答案为:<;加入催化剂;
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH (g)的焓变=反应物总键能之和-生成物总键能之和,设CO中碳氧键的键能为X,结合图表提供的化学键的键能,则△H═X+2×436KJ/mol-(3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol)=(419-510)kJ•mol-1=-91kJ•mol-1,解得:X=1097KJ/mol,
故答案为:1097;
(3)①燃料电池,电池的一个电极通 入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是氢氧化钠溶液,根据原电池原理,负极电极反应是CH3OH失去电子生成CO32-:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O,
故答案为:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O;
②阴极上显示铜离子得电子,Cu2++2e-=Cu,200mL0.5mol/L的铜离子得电子物质的量是0.2mol,然后是2H++2e-=H2↑,在阳极上是0.4mol氯离子失电子的反应,产生氯气0.2mol,2Cl--2e-=Cl2↑,转移电子是0.4mol,然后是氢氧根离子失电子产生氧气,4OH--4e-=O2↑+2H2O,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时,假设产生氧气的物质的量是x,在阳极上产生气体是(0.2+x)mol,根据电子守恒,得到0.4+4x=0.2+2(0.2+x),解得x=0.1mol,即阳极上收集到氧气的质量为3.2 g,
故答案为:3.2 g;
(4)由图示可知A极水、二氧化碳生成氢气、CO,应发生还原反应,为阴极反应,则A为电源的负极,生成氢气的反应为H2O+2e-=H2↑+O2-
故答案为:负极;H2O+2e-=H2↑+O2-

点评 本题考查较为综合,涉及反应热与焓变、化学平衡的移动以及电解等知识,为高考常见题型,侧重于学生的分析能力和计算能力的考查,注意把握反应热的计算以及电解的工作原理,难度中等.

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13.铁镍蓄电池又称爱迪生电池.放电时的总反应为:Fe+Ni2O3+3H2O═Fe(OH)2+2Ni(OH)2.下列有关该电池的说法错误的是(  )
A.电池的电解液为碱性溶液,负极为Fe
B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e-═Fe(OH)2
C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH减小
D.电池充电时,OH-向阳极迁移

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

14.按要求完成下列填空:
(1)${\;}_{1}^{1}$H、${\;}_{1}^{2}$H、${\;}_{1}^{3}$H互为A,16O218O3互为C.
A.同位素                        B.相同物质
C.同素异形体                    D.同分异构体
(2)写出下列物质的电子式:
①MgCl2;           ②NaOH
(3)写出下列物质的结构式:
①C2H2H-C≡C-H;           ②H2OH-O-H;
(4)已知拆开1mol H-H键、1mol N-H键、1mol N≡N键分别需要的能量是436KJ、391KJ、946KJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92kJ/mol.

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11.某烃的分子组成是苯环上2个互为对位的碳原子上连接有2个丁基,结构可以表示为,符合这一结构的烃有(  )
A.16种B.12种C.8种D.10种

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7.500mL NaNO3和Cu(NO32的混合溶液中c(NO3-)=6mol/L,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到气体22.4L(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是(  )
A.原混合溶液中c(Na+)=6 mol
B.电解后得到的Cu的物质的量为2 mol
C.上述电解过程中共转移8 mol电子
D.电解后溶液中c(H+)=4 mol/L

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

17.氮化铝(AlIN)是一种新型无机非金属材料.某AlN样品仅含有Al2O3杂质,为侧定AlN的含量.设计如下三种实验方案.
己知:AlN+NaOH+H2O═NaAIO2+NH3
【方案1】取一定量母的样品,用图1装置测量样品中AlN的纯度(夹持装置已略去).

(1)如图C装置中球形干燥管的作用是防止倒吸.
(2)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先检查装置气密性,再加入实验药品.接下来的实验操作是关闭K1,打开K2,打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体.打开K1,通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化.通入氮气的目的是把装置中残留的氨气全部赶入C装置.
(3)由于装置存在缺陷,导致测定结果偏高,请提出改进意见C装置出口处连接一个干燥装置.
【方案2】用如图2装置测定mg样品中A1N的纯度(部分夹持装置已略去).
(4)导管a的主要作用是保持气压恒定,使NaOH浓溶液容易流下.
(5)为测定生成气体的体积,量气装置中的X液体可以是ad(填选项序号).
a.CCl4b.H2O      c.NH4Cl溶液             d.
(6)若mg样品完全反应,测得生成气体的体积为VmL(已转换为标准状况),则AlN的质量分数是$\frac{41V}{22400m}$×100%(用含m、V的数学表达式表示).

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

4.电镀厂曾采用有氰电镀工艺,处理有氰电镀的废水时,可在催化剂TiO2作用下,先用NaClO将CN-离子氧化成CNO-,在酸性条件下CNO-继续被NaClO氧化成N2和CO2.环保工作人员在密闭系统中用如图装置进行实验,以证明处理方法的有效性,并通过测定二氧化碳的量确定CN-被处理的百分率.

将浓缩后含CN-离子的污水与过量NaClO溶液的混合液共200mL(其中CN-的浓度为0.05mol•L-1倒入甲中,塞上橡皮塞,一段时间后,打开橡皮塞和活塞,使溶液全部放入乙中,关闭活塞.回答下列问题:
(1)甲中反应的离子方程式为CN-+ClO-═CNO-+Cl-,乙中反应的离子方程式为2CNO-+6ClO-+8H+═N2↑+2CO2↑+3Cl2↑+4H2O.
(2)乙中生成的气体除N2和CO2外,还有HCl及副产物Cl2等.丙中加入的除杂试剂是饱和食盐水,其作用是除去HCl气体,丁在实验中的作用是去除Cl2,装有碱石灰的干燥管的作用是防止空气中CO2进入戊中影响测定准确度.
(3)戊中盛有含Ca(OH)2 0.02mol的石灰水,若实验中戊中共生成0.82g沉淀,则该实验中测得CN-被处理的百分率等于82%.该测得值与工业实际处理的百分率相比总是偏低,简要说明可能原因之一①装置乙、丙、丁中可能滞留有CO2,②CO2产生丁速度较快未与戊中丁澄清石灰水充分反应,③Cl2、HCl在丙、丁中未吸收完全.

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科目:高中化学 来源: 题型:推断题

1.短周期元素D、E、X、Y、Z原子序数逐渐增大.它们的最简氢化物分子的空间构型依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形(V形)、直线形.回答下列问题:
(1)Y的最高价氧化物的化学式为SO3;Z的核外电子排布式是1s22s22p63s23p5
(2)D的最高价氧化物与E的一种氧化物为等电子体,写出E的氧化物的化学式N2O.
(3)D和Y形成的化合物,其分子的空间构型为直线型.D原子的轨道杂化方式是sp.
(4)写出一个验证Y与Z的非金属性强弱的离子反应方程式H2S+Cl2═2H++2Cl-+S↓.
(5)金属镁和E的单质在高温下反应得到的产物与水反应生成两种碱性物质,该反应的化学方程式是Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)2+2NH3↑.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.下列有关17O的说法正确的是??(  )
A.质子数为8B.中子数为8C.核外电子数为17D.原子序数为17

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