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填空题

“神七”登天标志着我国的航天事业进入了新的篇章.

(1)火箭升空时,由于与大气层的剧烈摩擦,产生高温.为了防止火箭温度过高,在火箭表面涂上一种特殊的涂料,该涂料的性质最可能的是______.

A.在高温下不融化  B.在常温下就分解气化 C.在高温下可汽化或者分解D.该涂料不可能发生分解

(2)火箭升空需要高能的燃料,经常是用N2O4和N2H4作为燃料,工业上利用N2和H2可以合成NH3,NH3又可以进一步制备联氨(N2H4)等.已知:

N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ•mol-1

N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534.0kJ•mol-1

NO2(g)⇌N2O4(g)△H=-26.35kJ•mol-1

试写出气态联氨在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式:______.

(3)肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是KOH溶液.肼-空气燃料电池放电时:正极的电极反应式是______;负极的电极反应式是______.

正确答案

(1)涂料起散热作用,因为物质汽化或者分解时从周围吸收热量,从而起到降温作用,故该物质在高温下应该具有汽化或者分解的性质;

故选C;

(2)已知:①、N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ•mol-1②、N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534.0kJ•mol-1③、NO2(g)⇌N2O4(g)△H=-26.35kJ•mol-1根据盖斯定律,②×2-①-③×2得2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) 故△H=2×(-534.0kJ•mol-1)-67.7kJ•mol-1-2×(-26.35kJ•mol-1)=-1073.2kJ•mol-1

故热化学方程式为2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1073.2kJ•mol-1

故答案为:2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1073.2kJ•mol-1

(3)原电池正极反应还原反应,氧气在正极放电,正极电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,电池总反应为:N2H4+O2=N2+2H2O,电池总反应式减去正极反应式可得负极电极反应式:N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O;

故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-;N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O;

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填空题

广州亚运“潮流”火炬燃料是丙烯(C3H6),北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8)(1)丙烷脱氢可得丙烯.

已知:C3H8(g)═CH3CH=CH2 (g)+H2(g)△H1=124.2kJ•mol-1

CH3CH=CH2(g)═CH4(g)+HC≡CH(g)△H2=32.4kJ•mol-1

(1)则相同条件下,反应C3H8(g)═CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)的△H=______kJ•mol-1

(2)以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,电解质是熔融碳酸盐.电池反应方程式为______;放电时,CO32-移向电池的______(填“正”或“负”)极.

正确答案

(1)已知:①、C3H8(g)═CH3CH=CH2 (g)+H2(g)△H1=124.2kJ•mol-1

②、CH3CH=CH2(g)═CH4(g)+HC≡CH(g)△H2=32.4kJ•mol-1

根据盖斯定律,①+②得C3H8(g)═CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g),故△H=124.2kJ•mol-1+32.4kJ•mol-1=156.6kJ•mol-1

故答案为:156.6;

(2)负极通入丙烷,碳元素的化合价升高,电池的正极通入O2,氧元素的化合价降低,即丙烷与氧气反应生成二氧化碳和水,则电池的总反应为C3H8+5O2═3CO2+4H2O,原电池中阴离子向负极移动,即CO32-移向电池的负极,

故答案为:C3H8+5O2═3CO2+4H2O;负.

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填空题

熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池,其工作原理如图所示:

(1)电极b是该燃料电池的(填“正”或“负”)______极.

(2)若以氢气为燃料,则A是(填化学式)______,Y是(填化学式)______;CO32-的移动方向是移向(填“电极a”或“电极b”)______;电极b的电极反应是______.

(3)若以一氧化碳为燃料,则反应非常慢,可通过反应CO+H2O=CO2+H2,使一氧化碳转化为氢气再进一步反应.

①已知25℃时,C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-394kJ/mol:

H2(g)+O2(g)═H2O(g)△H=-242kJ/mol

C(s)+O2(g)═CO(g)△H=-111kJ/mol则25℃时,CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)的反应热△H=______.

②已知反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)在某温度时的平衡常数是9.0.若反应开始时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L,则一氧化碳在此反应条件下的转化率是______.

正确答案

(1)在燃料电池中,电子由负极流行正极,根据图示内容:电子是从a流向b,可以知道电极b是该燃料电池的正极,故答案为:正;

(2)在燃料电池中,燃料做负极,氧气作正极,所以若以氢气为燃料,则A是氢气,根据:熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池“可以知道Y是二氧化碳,在电池中,电解质中的阴离子移向负极,正极上是氧气得电子的还原反应,故答案为:H2;CO2;电极a;O2+4e-+2CO2═2CO32-

①C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-394kJ/mol;H2O(g)=H2(g)+O2(g),△H=242kJ/mol;CO(g)=C(s)+O2(g),△H=111kJ/mol,反应CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)可以看成是以上三个反应的和,所以反应CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H=-394kJ/mol+242kJ/mol+111kJ/mol=-41 kJ/mol,故答案为:-41 kJ/mol;

②设消耗的一氧化碳浓度为c,则:

          CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)

初始浓度:0.01    0.01      0       0

变化浓度:c       c        c        c

平衡浓度:0.01-c   0.01-c     c      c

则有=9,

解得c=0.0025(mol/L),

一氧化碳在此反应条件下的转化率=×100%=75%,

故答案为:75%.

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简答题

I.如图1所示,将2molA气体和1molB气体充入一容积可变的密闭容器中.发生反应:2A(g)+B(g)⇌2C(g).反应开始时可滑动的活塞的位置如图1所示,当反应达到平衡时,活塞位置如图2所示.则达到平衡时,A的转化率为______;该条件下反应的平衡常数为______.

Ⅱ.(1)已知298K时,1molC2H6在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水,放出热量1558.3KJ.写出该反应的化学方程式______.

(2)利用该反应设计一个燃料电池:用氢氧化钾溶液做电解 质溶液,用多孔石墨做电极,在电极上分别充入乙烷和氧气.写出负极的电极反应式______.

(3)有化学实验装置如图3,石墨棒上的电极反应式为______;如果起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液(25℃)(CuSO4 足量),一段时间后溶液的pH变为1,若要使溶液恢复到起始浓度(忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入______(填物质名称),其质量为______.

正确答案

Ⅰ依据图1和图2反应开始和平衡后气体体积之比在相同条件下等于物质的量之比,假设反应过程中消耗A的物质的量为x,列式计算

                   2A(g)+B(g)⇌2C(g)

起始量(mol)      2       1       0  

变化量(mol)      x      0.5x      x

平衡量(mol)    2-x     1-0.5x     x

得到 ( 2-x+1-0.5x+x):(2+1)=7:10

求的x=1.8mol

A的转化率=×100%=90%

平衡时ABC的浓度为

[A]==mol/L

[B]==mol/L

[C]==mol/L

则化学平衡常数K===56.7L•mol-1

故答案为:90%;56.7L•mol-1

Ⅱ(1)1molC2H6在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水,放出热量1558.3KJ,依据化学方程式的书写,2mol乙烷燃烧放热3116.6KJ,根据书写热化学方程式的要求写出热化学方程式为:

2C2H6(g)+7 O2(g)=4CO2(g)+6H2O (l)△H=-3116.6KJ•mol-1

(2)用氢氧化钾溶液做电解质溶液,用多孔石墨做电极,在电极上分别充入乙烷和氧气,乙烷在负极发生氧化反应,氧气再正极发生还原反应,在强碱溶液中进行,写出总的化学方程式为

 2C2H6+7 O2+8OH-=4CO32-+10H2O,正极反应容易写出为7O2+14H2O+28e-=28OH-,用总反应减去正极反应,消去氧气得到负极的电极反应式为C2H6+18 OH-→2CO32-+12H2O+14e-

(3)装置中的电子流向判断石墨为阳极,铁为阴极,电解质溶液中的氢氧根离子在阳极放电,电极反应为4OH-→2H2O+O2↑+4e-;阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu

起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液(25℃)(CuSO4 足量),一段时间后溶液的pH变为1,若要使溶液恢复到起始浓度(忽略溶液体积的变化),反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑根据PH的变化可知生成的硫酸近似为0.05mol,消耗硫酸铜0,05mol,消耗水0.05mol,所以需要加入与硫酸反应能生成硫酸铜0,05mol,水0.05mol的物质,所以加入氧化铜或碳酸铜等,需要氧化铜的质量=0.05mol×80g/mol=4g;需要碳酸铜的质量=0.05mol×124g/mol=6.2g;

故答案为:(1)2C2H6(g)+7 O2(g)=4CO2(g)+6H2O (l)△H=-3116.6KJ•mol-1

(2)C2H6+18 OH-→2CO32-+12H2O+14e-

(3)4 OH-→2 H2O+O2↑+4e-氧化铜 4g[或碳酸铜 6.2g]

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简答题

(1)蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体,①将“可燃冰”从海底取出,“可燃冰”融化即可放出甲烷气体.试解释其原因:______.

②取356g分子式为CH4•9H2O的“可燃冰”,将其释放的甲烷完全燃烧生成液态水,可放出1 780.6kJ的热量,则甲烷的燃烧热为______.

(2)最近科学家制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一电极通入液化石油气(以C4H10表示).电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-

①已知该电池的负极反应为C4H10+13O2--26e-═4CO2+5H2O,则该电池的正极反应为______,电池工作时,电池中O2-向______极移动.

②液化石油气燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全而产生的______(填写物质的名称)堵塞电极的气体通道.

正确答案

(1)①“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体,故答案为:“可燃冰”固体是高压下甲烷与水形成的,从海底取出后,压强减小,而该固体本身分子间的作用力较弱,所以会放出甲烷气体.

②356 g CH4•9H2O可以释放出2 mol CH4,则甲烷的燃烧热为1 780.6 kJ÷2 mol=890.3 kJ/mol.

(2)①从信息提示,负极反应为C4H10+13O2--26e-═4CO2+5H2O,则正极应该为O2+4e-═2O2-,得到电子生成负极所需的O2-;电池中阴离子向负极移动;

②液化石油气氧化反应不完全可能产生CO或C,CO不能堵塞电极的气体通道,故应为固体炭.

故答案为:(1)①“可燃冰”固体是高压下甲烷与水形成的,从海底取出后,压强减小,而该固体本身分子间的作用力较弱,所以会放出甲烷气体 ②890.3 kJ/mol

(2)①O2+4e-═2O2- 负 ②固体炭

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简答题

已知CH4、H2、和CO的燃烧热(△H)分别为-890.3kJ•mol-1、-285.8kJ•mol-1和-283.0kJ•mol-1

(1)用铂电极电解稀硫酸溶液,当阳极产生2.24L(标准状况)气体时需消耗的能量是(假设能量的利用率为80%)______.

(2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO(另一产物为H2),写出该反应的热化学方程式______;

(3)甲烷燃料电池是利用燃料甲烷跟氧气或空气反应,将化学能转化成电能的装置,电解质是强碱溶液.在甲烷燃料电池中:负极反应为______,放电时溶液中的阴离子向______极移动;随放电的进行,溶液的pH______(选填“增大”、“减小”或“不变”).若用该燃料电池电解氯化铜溶液,当消耗甲烷5.6L(标准状况)时,可生成铜的质量为(假设能量的利用率为100%)______.

正确答案

(1)用铂电极电解稀硫酸溶液,阳极生成O2,n(O2)==0.1mol,由氢气的燃烧热可知2H2O(l)=O2(g)+2H2(g)△H=+571.6kJ•mol -1,则生成0.1mol需要O2吸收0.1mol×571.6kJ•mol -1=57.16kJ,由于能量的利用率为80%,则实际应吸收=71.5kJ,故答案为:71.5kJ;

(2)根据CH4、H2、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式:

①O2(g)+2H2(g)=2H2O(L)△H=-571.6kJ•mol -1

②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(L)△H=-890.3kJ•mol-1

③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.03kJ•mol-1

利用盖斯定律将②-①-③可得:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g);△H=+247.3 kJ•mol -1

故答案为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g);△H=+247.3 kJ•mol -1

(3)在甲烷燃料电池中负极甲烷发生氧化反应生成CO32-和H2O,负极电极反应式为CH4+10OH--8e═CO32-+7H2O,放电时溶液中的阴离子向负极,总反应式为CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O,OH-浓度降低,则pH减小,当消耗甲烷5.6L(标准状况)时,转移电子的物质的量为×8=2mol,则生成铜1mol,质量为64g,

故答案为:CH4+10OH--8e═CO32-+7H2O;负;减小;64g.

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简答题

乙醇是重要的化工原料和液体燃料,可以利用下列反应制取乙醇:

2CO2(g)+6H2(g)         CH3CH2OH(g)+3H2O(g)

(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=______.

(2)请说明以CO2为原料合成乙醇的优点是______(只要求写出一条).

(3)在一定压强下,测得该反应的实验数据如下表:

①该反应是______反应(填“吸热”或“放热”).

②一定条件下,若提高氢碳比[n(H2)/n(CO2)],则CO2的转化率______;平衡常数K______.(填“增大”、“减小”、或“不变”)

(4)在下图的坐标系中作图说明压强变化对该反应化学平衡的影响,并对图中横坐标、纵坐标的含义作必要的标注.

(5)一种乙醇燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中乙醇与氧作用生成水和二氧化碳.该电池的负极反应式为:

______.

(6)25℃、101kPa下,H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是285.8kJ•mol-1、1411.0kJ•mol-1和1366.8kJ•mol-1,请写出由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的热化学方程式______.

正确答案

(1)2CO2(g)+6H2(g)=CH3CH2OH(g)+3H2O(g),依据反应化学方程式,结合化学平衡常数的概念列式写出平衡常数表达式为:

故答案为:

(2)以CO2为原料合成乙醇,减少二氧化碳造成的温室效应,废弃物利用,有利于环保;

故答案为:废弃物利用,有利于环保;

(3)①由图表分析判断,随温度升高,二氧化碳转化率减小,说明平衡逆向进行,逆向是吸热反应,正向是放热反应;

故答案为:放热;

②一定条件下,若提高氢碳比[n(H2)/n(CO2)],图表数据分析,同温度下,二氧化碳转化率增大,平衡常数随温度变化,不随浓度变化;

故答案为:增大 不变;

(4)化学平衡是放热反应,反应前后气体体积减小,增大压强,平衡正向进行,二氧化碳和氢气含量减小,乙醇含量增大;压强做横轴,物质含量做纵轴,画出图象

故答案为:

(5)酸性条件下,乙醇在负极发生氧化反应生成二氧化碳,则负极反应为C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2+12H+

故答案为:C2H5OH+3H2O-12e-═2CO2+12H+

(6)已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是-285.8kJ/mol、-1411.0kJ/mol和-1366.8kJ/mol,

则有:①H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol;

②C2H4(g)+2O2(g)=2H2O(l)+2CO2(g)△H=-1411.0kJ/mol;

③C2H5OH(l)+2O2(g)=3H2O(l)+2CO2 (g)△H=-1366.8kJ/mol;

根据盖斯定律 ②-③

可得:C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l)△H=-44.2kJ/mol,

故答案为:C2H4(g)+H2O(l)═C2H5OH(l);△H=-44.2 kJ/mol-1

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简答题

碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用.

(1)真空碳热还原-氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:

2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)═6AlCl(g)+6CO(g)△H=a kJ•mol-1

3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g)△H=b kJ•mol-1

反应Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)的△H=______kJ•mol-1(用含a、b的代数式表示);

(2)用活性炭还原法可以处理氮氧化物.某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g)△H=Q kJ•mol-1.在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:

①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=______,T1℃时,该反应的平衡常数K=______;

②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是______ (填字母编号).

a.通入一定量的NO            b.加入一定量的活性炭

c.加入合适的催化剂           d.适当缩小容器的体积

③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q______0(填“>”或“<”).

④在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是______(填选项编号).

a.单位时间内生成2nmol NO(g)的同时消耗nmol CO2(g)

b.反应体系的温度不再发生改变

c.混合气体的密度不再发生改变

d.反应体系的压强不再发生改变

(3)铝电池性能优越,Al-Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如图所示:请写出该电池正极反应式______;常温下,用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液(过量),消耗27mg Al,则电解后溶液的pH=______ (不考虑溶液体积的变化).

正确答案

(1)①a、2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)═6AlCl(g)+6CO(g)△H=a kJ•mol-1

b、3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g)△H=b kJ•mol-1

依据盖斯定律a÷2+b得到:Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)△H=0.5a+bKJ/mol;

故答案为:0.5a+b;

(2)①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)==0.032mol•L-1•min-1;C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g),平衡浓度c(N2)=0.25mol/L;c(CO2)=0.25mol/L;c(NO)=0.5mol/L;反应的平衡常数K===0.25;

故答案为:0.032mol•L-1•min-1,0.25;

②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g),依据图表数据分析,平衡状态物质浓度增大,依据平衡常数计算K===0.25,平衡常数随温度变化,平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度;依据数据分析,氮气浓度增大,二氧化碳和一氧化氮浓度增大,反应前后气体体积不变,所以可能是减小溶液体积后加入一定量一氧化氮;

a.通入一定量的NO,新平衡状态下物质平衡浓度增大,故a正确;

b.加入一定量的活性炭,碳是固体对平衡无影响,平衡不动,故b错误;

c.加入合适的催化剂,催化剂只改变化学反应速率,不改变化学平衡,故C错误;

d.适当缩小容器的体积,反应前后体积不变,平衡状态物质浓度增大,故d;

故答案为:ad;

③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,平衡向逆反应方向移动,说明逆反应是吸热反应,则正反应是放热反应,故选<;

故答案为:<;        

④恒容条件下,体积不变. a、无论反应是否达到平衡状态,单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g),故a错误;

b、该反应是放热反应,所以反应体系的温度随着反应的移动而改变,当平衡时,反应体系的温度不变,故b正确;

C、反应中有固体参加,反应前后气体的质量不等,所以当反应达到平衡时,混合气体的密度不再变化,故c正确;

d、无论反应是否达到平衡状态,压强始终不变,故d错误.

故答案为:bc;

(3)正极上氧化银得电子和水反应生成银和氢氧根离子,电极反应式为:Ag 2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-;根据反应中得失电子数相等计算,消耗27mg Al失去电子0.003mol,则需要氢氧根离子的物质的量=0.003mol,溶液中增加氢离子物质的量为0.003mol,则溶液中氢离子的浓度==0.01mol/L,PH=-lg0.01mol/L=2;

故答案为:Ag 2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-;  2;

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简答题

化学在能源开发与利用中起着十分重要的作用.

(1)蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观酷似冰的甲烷水合物.我国南海海底有丰富的“可燃冰”资源.取365g分子式为CH4•9H2O的“可燃冰”,将其释放的甲烷完全燃烧生成CO2和H2O(l),可放出1780.6kJ的热量,则甲烷燃烧的热化学方程式为______.

(2)甲醇是重要的基础化工原料,又是一种新型的燃料,制取甲醇的传统方法是采用CuO-ZnO/γ-Al2O3为催化剂,合成反应为:CO+2H2CH3OH.生产中一些工艺参数如图所示.该反应为______(填“吸热”或“放热”)反应.说明你作出判断的依据______.

最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极加入甲醇,电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-离子.该电池的正极反应式为______.电池工作时,固体电解质里的O2-向______极推动.

正确答案

(1)365g中甲烷的物质的量为=2mol,其完全燃烧生成CO2和H2O(l),可放出1780.6kJ的热量,则1mol甲烷其完全燃烧放出热量890.3 kJ,则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3 kJ•mol-1,故答案为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3 kJ•mol-1

(2)由图可知:论在何种压强下,都是温度越高,CO的转化率越小,说明正反应放热,

故答案为:放热;由图知,不论在何种压强下,都是温度越高,CO的转化率越小;

(3)根据原电池原理,正极O2得到电子生成负极O2-:O2+4e-=2O2-,电池中阴离子向负极移动,故答案为:O2+4e-=2O2-;负.

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题型:简答题
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简答题

一种混合动力车,可以分别用电动机、内燃机或者二者结合推动车轮.汽车上坡或加速时,电动机提供推动力,降低汽油的消耗;在刹车和下坡时内燃机提供推动力,使电动机处于充电状态.目前内燃机以汽油为燃料,电动机一般使用镍氢电池(KOH作电解液).

试分析回答下列问题:

(1)已知汽车在刹车和下坡时,镍氢电池两电极反应分别为:甲电极:M+H2O+e-→MH+OH-(M为储氢合金,MH为吸附了氢原子的储氢合金)乙电极:Ni(OH)2+OH--e-→NiOOH+H2O则在这一过程中甲、乙两电极的名称分别是:甲:______;乙:______.

(2)当汽车上坡或加速时,镍氢电池两电极反应分别为:甲电极:______;乙电极:______;电极周围溶液的pH变化是(选填“增大”或“不变”或“减小“,下同)甲______;乙______.

(3)内燃机工作时因为部分汽油不完全燃烧会产生污染大气的CO,已知在常温常压下:

C8 H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g);△H=-5121.9kJ/mol

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);△H=-566.0kJ/mol

H2O(g)=H2 O(1);△H=-44.0kJ/mol

写出汽油不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:______.

(4)为降低汽车尾气中的一氧化碳的浓度,可采取在汽车的排气管上增加一个补燃器,通过下列反应来实现转化:

2CO(g)+O2(g)⇌2CO2(g)

已知在温度为T的条件下,当补燃器中化学反应速率V(正)=V(逆)时,各物质浓度存在下列恒定关系:=108

在温度为T的条件下,若某汽车排人补燃器的CO、CO2的浓度分别为1.0×10-5mol•L-1和1.01×10-4mol•L-1,要在该温度下使最终尾气中CO的浓度降为1.0×10-6mol•L-1,则补燃器中应不断补充O2,并使O2浓度保持在______mol•L-1

正确答案

(1)在刹车和下坡时内燃机提供推动力,使电动机处于充电状态,甲电极发生还原反应,为阴极,乙电极失电子发生氧化反应,为阳极,故答案为:阴极;阳极;

(2)混合动力车上坡或加速时,电动机提供推动力,是电池放电,NiOOH得电子被还原转变为Ni(OH)2,电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-,乙电极周围因氢氧根离子的浓度增大,故pH将增大,甲电极MH的失电子被氧化,电极方程式为MH+OH--e-=M+H2O,消耗氢氧根离子,氢氧根离子浓度减小,则pH减小,

故答案为:MH+OH--e-=M+H2O;NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-;减小;增大;

(3)已知:①C8 H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g);△H=-5121.9kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);△H=-566.0kJ/mol

③H2O(g)=H2 O(1);△H=-44.0kJ/mol

利用盖斯定律,将①-②×4+③×9可得:C8 H18(1)+O2(g)=8CO(g)+9H2O(l),

△H=-5121.9kJ/mol-(=-566.0kJ/mol)×4+9×(-44.0kJ/mol)=-3253.9kJ/mol,

故答案为:C8 H18(1)+O2(g)=8CO(g)+9H2O(l);△H=-3253.9kJ/mol;

(4)若某汽车排人补燃器的CO、CO2的浓度分别为1.0×10-5mol•L-1和1.01×10-4mol•L-1,要在该温度下使最终尾气中CO的浓度降为1.0×10-6mol•L-1,根据方程式2CO(g)+O2(g)⇌2CO2(g)可知CO2的浓度变为1.01×10-4mol•L-1+(1.0×10-5mol•L-1-1.0×10-6mol•L-1)=1.1×10-4mol•L-1

则:=108=

c(O2)=1.21×10-4,故答案为:1.21×10-4

下一知识点 : 化学反应的速率和限度
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