化学键 | C-C | C-H | H-H | C-O | C≡O | O-H |
键能/kJ•mol-1 | 348 | 413 | 436 | 358 | x | 463 |
离子 | Cu2+ | H+ | Cl- | SO42- |
c/mol•L-1 | 0.5 | 2 | 2 | 0.5 |
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.
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
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
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 16种 | B. | 12种 | C. | 8种 | D. | 10种 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
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
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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:推断题
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