- 中和热
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开学初,小源到建设银行营业网点兑换了此前在网上预约的中国高铁纪念币。这枚纪念币由中国人民银行发行,面额10元,每人限兑20枚,且需要提前预约。小源打算与班上同学分享自己的喜悦。他可以向大家这样介绍
①纪念币面额和实际购买力都是由中国人民银行规定的
②纪念币可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能
③纪念币发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间
④纪念币不能与同面额人民币等值流通,必须在规定时间地点使用
正确答案
解析
①错误,国家无权规定纪念币的实际购买力;④错误,纪念币与同面额人民币等值流通,在任何时间地点都可使用;由中国人民银行发行的纪念币属于法定货币,可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能,因其发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间,故②③正确。
知识点
甲醇是一种常用的燃料,工业上可以用CO和H2在一定条件下合成甲醇。
(1)已知CO(g)、H2(g)、CH3OH(1)的燃烧热△H分别为:-283.0kJ/mol、-285.8 kJ/mol、-726.5kJ/mol,则CO合成甲醇的热化学方程式为: 。
(2)在恒容密闭容器中CO与H2发生反应生成甲醇,各物质浓度在不同条件下的变化状况如图所示(开始时氢气的浓度曲线和8分钟后甲醇的浓度曲线未画出。4分钟和8分钟改变的条件不同):
①下列说法正确的是
②计算0~2min内平均反应速率v(H2)=
③在3min时该反应的平衡常数K= (计算结果)
④在图中画出8~12min之间c(CH3OH)曲线
(2)2009年,中国在甲醇燃料电池技术上获得突破,组装了自呼吸电池及主动式电堆,其装置原理如图甲。
①该电池的负极反应式为: 。
②乙池是一铝制品表面“钝化”装置,两极分别为铝制品和石墨。
M电极的材料是 ,该铝制品表面“钝化”时的反应式为: 。
正确答案
化学反应式或方程式未配平的均扣1分
(1)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-128.1kJ/mol (2分,方程式1分,反应热2分,状态错误扣1分,计量数错误不得分。)
(2) ① BD (2分,少选扣1分,有错选不得分)
② 0.4mol/(L·min) 或6.67×10-3 mol·L-1·s-1(2分,无单位不得分)
③ 0.99 (2分,数值在1.0~0.98之间均得分,写成“”或“
” 得1分,单位不做要求。)
④
(3)① CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6 H+ (2分,无“↑”或计量数不是最简不扣分;其他书写不得分。)
② 铝制品(1分,写“Al”或“铝”均可,其他书写不得分)
2Al-6e-+6HCO3-=Al2O3+6CO2↑+3H2O(3分,或“Al-3e-=Al3+,Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,2Al(OH)3=Al2O3+3H2O”各1分,无“↑”或计量数不是最简不扣分;其他书写不得分。)
试题分析:(1)先写出三种物质的燃烧热的热化学方程式。
① CO(g) △H1=-283.0kJ/mol
② H2(g)+ △H2=-285.8 kJ/mol
③ CH3OH(1)+ △H3=-726.5kJ/mol
再写出目标方程式:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H4
根据盖斯定律, ①+②×2-③即得到目标方程式。 △H4= △H1+△H2×2-△H3=-128.1kJ/mol
根据图像: CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)
起始:(mol/L) 0.9 x 0
0-2min(mol/L) —0.4 —0.8 0.4
2-4min(mol/L)(平衡) 0.5 0.9 0.4
4-6min(mol/L) —0.2 —0.4 0.2
6-8min(mol/L)(平衡) 0.3 0.5 0.6
8-10min(mol/L) —0.1 —0.2 0.1
10-12min(mol/L)(平衡)0.2 0.3 y
①A项,起始时浓度x=C(H2)为1.7mol/L,容器体积未知,所以物质的量也未知,A项错误。
B项,该容器是一个恒容的容器,反应是一个非等体积反应,因此当气体的总物质的量不再改变,即压强不再改变,反应即达到平衡状态,正确。
C项,4min时,平衡向右移,并且各物质的浓度是逐渐变化,所以应该是降温的条件下,C项错误。
D项,7min时,反应再次达到平衡,此时v(CO)=v(CH3OH),D项正确。
②0~2min内平均反应速率v(H2)=="0.4" mol·L-1·min-1
③在3min时该反应的平衡常数
④在第8min时,CO的浓度减少0.1mol·L-1,H2的浓度减少0.2mol·L-1,可知平衡在向右移动,CO和H2的浓度都是逐渐变小,而此时的条件和上次平衡移动的条件不相同,所以只能是减少甲醇的浓度,才能使平衡向右移动,即在平衡移动的瞬间,甲醇的浓度是很少的,应该要低于0.05mol·L-1,然后再增加0.1mol·L-1,在第10min平衡,并且浓度y不超过0.15mol·L-1。
(3)该装置中甲是一个燃料电池装置,给右边的装置乙提供电能,乙装置是一个电解池装置。
①甲中质子移向右边,从而推知甲装置左是负极,右是正极,则乙装置中M是阳极,N是阴极。甲中电池的负极反应式为:CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6 H+ 要注意电解质溶液质子在进行传递。
②乙池是一铝制品表面“钝化”装置,两极分别为铝制品和石墨。则阳极M材料是铝制品,阴极N材料是石墨。在铝表面钝化,即把铝变成Al2O3,同时考虑溶液中溶质为NaHCO3,则电极反应为:2Al-6e-+6HCO3-=Al2O3+6CO2↑+3H2O
随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。
Ⅰ.处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2
CH4(g)+2NO2 (g)=N2(g) + CO2(g)+2H2O(g) △H3=-867kJ·mol-1
则△H2= 。
Ⅱ.化石燃料的燃烧、含硫金属矿石的冶炼和硫酸的生产过程中产生的SO2是大气中SO2的主要来源。(1)将煤转化为水煤气是将煤转化为洁净燃料的方法之一,反应为 C(s) + H2O(g)= CO(g) + H2(g),
该反应的化学平衡常数表达式为K= 。 800℃时,将1molCO、3mol H2O、1mol H2充入容积为1L的容器中,发生反应:CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g),反应过程中各物质的浓度如右图t1前所示变化。若保持温度不变,t2时再向容器中充入CO、H2各1mol,平衡将 移动(填“向左”、 “向右”或“不”)。t2时,若改变反应条件,导致H2浓度发生如右图t2后所示的变化,则改变的条件可能是 (填符号)。
a加入催化剂 b降低温度 c缩小容器体积 d减少CO2的量
(2)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
①用离子方程式表示反应器中发生的反应 。
②用化学平衡移动的原理分析,在 HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是 。
Ⅲ.开发新能源是解决大气污染的有效途径之一。甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如图所示:
通入a气体的电极是原电池的 (填“正”或“负”),
其电极反应式为 。
正确答案
I.-1160kJ·mol-1(2分)
II.(1)K=(2分) 右 (2分) b (2分)
(2)①SO2+2H2O=H2SO4+H2 (2分) ②降低生成物的浓度,使平衡向正方向移动(2分)
Ⅲ.负(1分) CH3OH﹣6e-+H2O→CO2+6H+(2分)
试题分析:Ⅰ.根据已知反应①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol-1、
②CH4(g)+2NO2 (g)=N2(g) + CO2(g)+2H2O(g) △H3=-867kJ·mol-1可知,依据盖斯定律计算②×2-①即得到反应CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),所以该反应的反应热△H2=-867kJ·mol-1×2+574kJ·mol-1=-1160kJ·mol-1。
Ⅱ.(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的方程式C(s) + H2O(g)= CO(g) + H2(g)可知,该反应的平衡常数K=。
(2)①t1时CO、H2O、CO2、H2的浓度(mol/L)分别是0.4、2.4、0.6、1.6,则该反应的平衡常数K==
=1。t2时再向容器中充入CO、H2各1mol,此时CO、H2O、CO2、H2的浓度(mol/L)分别是1.4、2.4、0.6、2.6,则
=
=0.46<1,所以反应向正反应方向移动,即向右移动;根据图像可知,t2时生成物浓度逐渐减小,反应物浓度逐渐增大。由于正方应是体积不变的、吸热的可逆反应,所以改变的条件应该是降低温度,导致平衡向逆反应方向移动,答案选b。
(2①根据流程图可知,SO2首先被单质碘氧化,生成硫酸和碘化氢,碘化氢分解又生成单质碘和氢气,所以反应器中发生的反应的离子方程式可表示为SO2+2H2O=H2SO4+H2。
②碘化氢分解反应是可逆反应,分离出单质氢气,降低生成物的浓度,使平衡向正反应方向移动。
Ⅲ.原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。根据装置图可知,电子从左侧流向右侧,这说明左侧是负极,右侧是正极。所以通入a气体的电极是原电池的负极,通入的是甲醇。由于存在质子交换膜,因此负极电极反应式是CH3OH﹣6e-+H2O→CO2+6H+。
氢气、甲醇是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。
(1)已知:①=
mol
②=
mol
③=
mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式 。
(2)生产甲醇的原料CO和H2来源于下列反应:
①一定条件下的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则
(填“<”、“>”或“=",下同);A、B、C三点处对应平衡常数(
)的大小关系为 ;
②100℃时,将1 mol 和2 mol
通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应,能说明该反应已经达到平衡状态的是 (填序号)。
a.容器的压强恒定
b.单位时间内消耗0.1 mol CH4同时生成0.3 molH2
c.容器内气体密度恒定
d.
如果达到平衡时的转化率为0.5,则100℃时该反应的平衡常数K= 。
(3)某实验小组利用CO(g)、、KOH(aq)设计成如图b所示的电池装置,则该电池负极的电极反应式为 。
正确答案
(1)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ∆H=-442.8kJ•mol‾1(2分)
(2)① >(1分)KA=KB>KC(1分)
②ad(1分)2.25(mol•L‾1)2(2分)
(3)CO-2e‾+4OH‾=CO32‾+2H2O(2分)
试题分析:(1)首先写出反应的化学方程式并注明状态,然后根据盖斯定律求∆H,∆H=1/2×∆H1—1/2∆H2+2×∆H3=-442.8kJ•mol‾1,进而得出热化学方程式。
(2)①CH4与H2O的反应为吸热反应,温度升高,平衡向正反应方向移动,根据图像可以看出T1时CH4的转化率高,所以T1 > T2;A、B点温度相同为T1,C点温度为T2,温度较低,所以平衡常数大小关系为:KA=KB>KC。
②CH4与H2O的反应为气体系数变化,在恒容容器中进行的反应。a、若反应没有平衡,压强要发生变化,容器内的压强恒定,说明反应平衡,正确;b、消耗CH4与生成H2都是正反应方向,无法判断反应是否平衡,错误;c、因为质量守恒定律,气体的质量不变,容器体积不变,所以气体密度为定值,无法判断反应是否平衡,错误;d、正逆反应速率之比等于化学方程式的系数之比,说明正反应速率等于逆反应速率,反应达到平衡,正确;根据平衡时CH4的转化率为0.5,可求出CH4、H2O、CO、H2的平衡浓度分别为0.5mol•L‾1、1.5mol•L‾1,0.5mol•L‾1、1.5mol•L‾1,根据平衡常数表达式可求出平衡常数为:2.25(mol•L‾1)2
(3)根据电池示意图,CO在负极失电子,根据化合价变化配平可得电极方程式:CO-2e‾+4OH‾=CO32‾+2H2O
氮可形成多种氧化物,如NO、NO2、N2O4等。已知NO2和N2O4的结构式分别是和
。实验测得N-N键键能为167kJ·mol-1, NO2中氮氧键的平均键能为466 kJ·mol-1,N2O4中氮氧键的平均键能为438.5 kJ·mol-1。
(1)写出N2O4转化为NO2的热化学方程式:
(2)对反应N2O4(g)2NO2(g),在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.A、C两点的反应速率:A>C
B.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
C.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法
(3)在100℃时,将0.40mol的NO2气体充入2 L抽空的密闭容器中,每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析,得到如下表数据:
①在上述条件下,从反应开始直至20 s时,二氧化氮的平均反应速率为
②n3 n4(填“>”、“<”或“=”),该反应的平衡常数K的值为 ,升高温度后,反应2NO2N2O4的平衡常数K将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
③若在相同情况下最初向该容器充入的是N2O4气体,要达到上述同样的平衡状态,N2O4的起始浓度是_____________mol·L-1。
正确答案
(1)N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+57 kJ·mol-1(3分)
(2)D(2分) (3)①0.0025mol·(L·s)-1 (3分)
②=(1分),K=2.8(2分),减小(1分)
③0.10(2分)
试题分析:(1)由方程式N2O42NO2,旧键断裂时吸收的热量:167kJ/mol+438.5kJ/mol×4="1921" kJ/mol,形成新键时放出的热量为2×2×466 kJ/mol="1864" kJ/mol,确定该反应吸热,ΔH为+57 kJ·mol-1;
(2)根据图像,A、C点的温度相同,C点的压强大于A点压强,所以速率C>A;B点温度高、而压强小,C点温度低、而压强大,无法比较气体的平均相对分子质量;C项当容器被压缩时C点的颜色深;D项正确。
(3)结合表中N2O4的物质的量的变化,可求得二氧化氮的反应速率为0.0025mol·(L·s)-1;当60s和80s时N2O4的物质的量不变,确定已达平衡,所以n3=n4;,并求得平衡常数K为2.8,而且反应吸热,当升高温度时,平衡逆向移动,平衡常数K减小;
N2O42NO2达平衡时两者的浓度分别为
0.04mol/L 0.12mol/L 假设向容器中冲入N2O4的起始浓度为x
起始(mol/L) x 0
变化(mol/L) a 2a
平衡(mol/L) 0.04 0.12 2a=0.12,a=0.06,所以x=0.1
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