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碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一种理想,更是一种值得期待的新的生活方式.
(1)甲烷燃烧放出大量的热,可作为能源用于人类的生产和生活.
已知:①2CH4(g)+3O2(g)═2CO(g)+4H2O(l)△H1=-1214 kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2=-566 kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式
 

(2)①将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,构成甲烷燃料电池.其负极电极反应式是
 
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②某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图所示),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色.下列说法中正确的是
 
(填序号).
A.电源中的a一定为正极,b一定为负极
B.可以用NaCl溶液作为电解液
C.A、B两端都必须用铁作电极
D.阴极发生的反应是:2H++2e-═H2
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
H2O CO CO2
1 650 2 4 1.6 5
2 900 1 2 0.4 3
3 900 1 2 0.4 1
①该反应的正反应为
 
(填“吸”或“放”)热反应.
②实验1中,以v(H2)表示的平均反应速率为
 

③实验2中,达到平衡时CO的转化率为
 

④实验3跟实验2相比,改变的条件可能是
 
(答一种情况即可).
(4)将2.4g碳在足量氧气中燃烧,所得气体通入100mL 3.0mol/L的氢氧化钠溶液中,完全吸收后,溶液中所含溶质为:
 
分析:(1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到热化学方程式,燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成温度氧化物放出的热量;
(2)①甲烷燃料电池的电解质溶液是碱溶液,原电池反应燃料在负极发生氧化反应,依据电荷守恒书写电极反应;
②A、B端析出氢气可驱赶原溶液中溶解的少量氧气;
B.阳极上铁失电子得到亚铁离子,阴极上氢离子放电,所以可以电解质溶液可以选取氯化钠溶液;
C.阳极应该用铁电极,阴极用惰性电极亦可;
D.阴极上得电子生成氢气;
(3)①第二组温度比第一组高,反应物物质的量比第一组减半,但是平衡时CO2的物质的量比第一组的一半少,表明该反应为放热反应;
②根据方程式可知v(H2)=v(CO2),根据v=
△c
△t
计算;
③依据平衡时二氧化碳物质的量计算消耗的一氧化碳物质的量,结合转化率概念计算得到;
④实验3跟实验2相比,温度相同,浓度相同,但实验3达到平衡所用时间少,反应速率更大,但平衡状态一样;
(4)依据二氧化碳和氢氧化钠物质的量之比,利用极值方法计算判断生成产物.
解答:解:(1)①2CH4(g)+3O2(g)═2CO(g)+4H2O(l)△H1=-1214 kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2=-566 kJ/mol;
由据盖斯定律①+②得到 2CH4(g)+4O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1780kJ?mol-1
燃烧热为:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890kJ?mol-1
故答案为:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890kJ?mol-1
(2)①将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,构成甲烷燃料电池,燃料在负极上失电子发生氧化反应,电极反应为:CH4-8e-+10 OH-═CO32-+7H2O,
故答案为:CH4-8e-+10 OH-═CO32-+7H2O;
②A、因为生成的氢气将装置中原有氧气带出,且氢气的密度小于水,所以氢气从B端阴极析出,A电极则是铁做阳极失去电子生成亚铁离子,所以“a”为正极,“b”为负极,故A错误;
B、因为阳极是铁,活泼电极作阳极时,阳极材料铁失电子生成亚铁离子,阴极上氢离子放电,生成氢气,所以能生成氢氧化亚铁白色沉淀,则电解液选用NaCl溶液不影响实验,故B正确;
C、阳极应该用铁电极,阴极可以是铁也可以是其他惰性电极,故C错误;
D、阳极应该用铁电极,阴极可以是铁也可以是其他惰性电极,阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子,氢气能防止氢氧化亚铁被氧化而导致实验失败,所以电极反应式为:2H2O+2e-═H2↑+2OH-,故D正确;
故选:BD;
(3)①实验1中CO的转化率为
1.6mol
4mol
×100%=40%,实验2中CO的转化率为
0.4mol
2mol
×100%=20%,则实验1的转化率大于实验2,则说明温度升高平衡向逆反应方向移动,正反应放热,
故答案为:放;
②根据方程式可知v(H2)=v(CO2),则v(H2)=v(CO2)=
1.6mol
2L
5min
=0.16mol/(L?min),
故答案为:0.16mol/(L?min);
③实验3跟实验2相比,温度相同,浓度相同,但实验3达到平衡所用时间少,反应速率更大,但平衡状态一样,应是使用了催化剂,由于反应前后气体体积不变,则增大了压强,平衡也不移动,也可能为压强的增大,
故答案为:使用了催化剂或增大了压强;
(4)将2.4g碳物质的量=
2.4g
12g/mol
=0.2mol,在足量氧气中燃烧,所得气体通入100mL 3.0mol/L的氢氧化钠溶液中,氢氧化钠物质的量=0.1mol×3.0mol/L=0.3mol;n(CO2):n(NaOH)=0.2:0.3=2:3,
完全吸收后,若二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠,CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O,物质的量之比n(CO2):n(NaOH)=1:2,
若二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸氢钠,物质的量之比n(CO2):n(NaOH)=1:1,
而1:2<2:3<1:1,所以生成的产物为碳酸钠和碳酸氢钠,
故答案为:NaHCO3、Na2CO3
点评:本题考查化学平衡的计算,化学反应产物判断方法,题目难度中等,做题时注意把握影响平衡移动的因素以及平衡常数的有关计算,此为化学平衡常考查问题.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

近年来,碳和碳的化合物在生产生活实际中应用广泛.
(1)甲烷燃烧放出大量的热,可作为能源用于人类的生产和生活.
已知 ①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)△H1=-1214.6kJ?mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566kJ?mol-1
则反应CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)的△H=
-890.3 kJ?mol-1
-890.3 kJ?mol-1

(2)若用石墨做电极电解500ml饱和食盐水,写出电解反应的离子方程式为:
2Cl-+2H2O
 通电 
.
 
H2↑+Cl2↑+2OH-
2Cl-+2H2O
 通电 
.
 
H2↑+Cl2↑+2OH-
,电解一段时间后两极共收集到标准状况下的气体1.12L(不考虑气体的溶解).停止通电,假设反应前后溶液体积不变,则所得溶液的pH=
13
13

(3)0.10mol/L硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)=
2.2×10-8
2.2×10-8
mol?L-1(Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20).
(4)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如表三组数据:
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所
需时间/min
H2O CO CO2 CO
1 650 2 4 1.6 2.4 5
2 900 1 2 0.4 1.6 3
3 900 a b c d t
①实验1中以υ(H2) 表示的反应速率为
0.16 mol/(L?min)
0.16 mol/(L?min)

②实验2中的平衡常数是
0.17
0.17
 (计算结果保留两位小数).
③该反应的正反应为
(填“吸”或“放”)热反应.
④若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),则a、b应满足的关系是
b=2a
b=2a
 (用含a、b的数学式表示).

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2013?通州区二模)碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一种理想,更是一种值得期待的新的生活方式.
(1)将CO2与焦炭作用生成CO,CO可用于炼铁等.
①已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ/mol
C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ/mol
则CO还原Fe2O3的热化学方程式为
Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol
Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol

②氯化钯(PdCl2)溶液常被应用于检测空气中微量CO.PdCl2被还原成单质,反应的化学方程式为
PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl
PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl

(2)将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入C3H8和O2构成丙烷燃料电池.
①负极电极反应式是:
C3H8-20e-+26OH-=3CO32-+17H2O
C3H8-20e-+26OH-=3CO32-+17H2O

②某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图所示),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色.下列说法中正确的是
ABD
ABD
(填序号)
A.电源中的a一定为正极,b一定为负极
B.可以用NaCl溶液作为电解液
C.A、B两端都必须用铁作电极
D.阴极发生的反应是:2H++2e-=H2
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
H2O CO CO2
1 650 2 4 1.6 5
2 900 1 2 0.4 3
3 900 1 2 0.4 1
①该反应的正反应为
放热
放热
(填“吸”或“放”)热反应;
②实验2中,平衡常数K=
1
6
1
6

③实验3跟实验2相比,改变的条件可能是
使用了催化剂;加大了压强
使用了催化剂;加大了压强
(答一种情况即可);
(4)将2.4g碳在足量氧气中燃烧,所得气体通入100mL 3.0mol/L的氢氧化钠溶液中,完全吸收后,溶液中所含离子的物质的量浓度由大到小的顺序
c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+
c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2010?顺义区一模)近年来,碳和碳的化合物在生产生活实际中应用广泛.
(1)甲烷燃烧放出大量的热,可作为能源用于人类的生产和生活.
已知 ①2CH4(g)+3O2(g)=2CO (g)+4H2O(l)△H1=-1214.6KJ/mol
②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566kJ/mol
则反应CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O (l) 的△H=
-890.3KJ/mol
-890.3KJ/mol

(2)将两个石墨电极插人KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,构成甲烷燃料电池.通入CH4的一极,其电极反应式是:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;通入O2的一极,其电极反应式是
O2+4e_+2H2O=4OH-
O2+4e_+2H2O=4OH-

(3)若用石墨做电极电解500ml饱和食盐水,写出电解反应的离子方程式为:
2Cl-+2H2O
 通电 
.
 
H2↑+Cl2↑+2OH-
2Cl-+2H2O
 通电 
.
 
H2↑+Cl2↑+2OH-
;电解一段时间后两极共收集到标准状况下的气体1.12L(不考虑气体的溶解).停止通电,假设反应前后溶液体积不变,则所得溶液的pH=
13
13

(4)将不同量的CO (g) 和H2O (g) 分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO (g)+H2O (g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所
需时间/min
H2O CO CO2 CO
1 650 2 4 1.6 2.4 5
2 900 1 2 0.4 1.6 3
3 900 a b c d t
①实验1中以υ(H2) 表示的反应速率为
0.16mol?(L?min)-1
0.16mol?(L?min)-1

②实验2中的平衡常数是
0.17
0.17
 (计算结果保留两位小数).
③该反应的正反应为
(填“吸”或“放”)热反应.
④若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),则a、b应满足的关系是
b=2a>l(或a>0.5,b=2a;或b>1,b=2a)
b=2a>l(或a>0.5,b=2a;或b>1,b=2a)
 (用含a、b的数学式表示).

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一种理想,更是一种值得期待的新的生活方式.
(1)甲烷燃烧放出大量的热,可作为能源用于人类的生产和生活.
已知:
①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)△H1=-1214kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890KJ.mol-1
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890KJ.mol-1

(2)将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,构成甲烷燃料电池.其负极电极反应式是:
CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O
CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O

(3)某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色.下列说法中正确的是
BD
BD
(填序号)
A.电源中的a一定为正极,b一定为负极
B.可以用NaCl溶液作为电解液
C.A、B两端都必须用铁作电极
D.阴极发生的反应是:2H++2e-=H2
(4)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:CO(g)+H2O(g)
高温
CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
H2O CO CO2
1 650 2 4 1.6 5
2 900 1 2 0.4 3
3 900 1 2 0.4 1
①实验1中,以v (H2)表示的平均反应速率为
0.16mol/(L?min)
0.16mol/(L?min)

②实验3跟实验2相比,改变的条件可能是
使用了催化剂(或加大了压强)
使用了催化剂(或加大了压强)
(答一种情况即可).

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是理想,更是一种值得期待的新的生活方式,请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质.
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应化学方程式为:
 
C+
 
K2Cr2O7+
 
 
CO2↑+
 
K2SO4+
 
Cr2(SO43+
 
H2O
请完成并配平上述化学方程式.其中氧化剂是
 
,氧化产物是
 

(2)甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产.工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1
①已知:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)
△H2=-283kJ?mol-1
H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)
△H3=-242kJ?mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为
 
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②在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律.如图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系.
请回答:
ⅰ)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是
 

ⅱ)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常数K=
 

③在某温度下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,5min时达到平衡,各物质的物质的浓度(mol?L-1)变化如下表所示:
0min 5min 10min
CO 0.1 0.05
H2 0.2 0.2
CH3OH 0 0.04 0.05
若5min~10min只改变了某一条件,所改变的条件是
 
;且该条件所改变的量是
 

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