热门试卷

X 查看更多试卷
1
题型:简答题
|
简答题 · 15 分

近年来,由于温室效应和资源短缺等问题,关于CO2和碳酸盐应用的研究受到人们的重视。某研究小组利用反应:CO(g)+H2O(g)   H2(g)+CO2(g)  △H=-41.2 kJ·mol-1 ,制备CO2与H2 的混合气体,并进一步研究CO2与H2以不同的体积比混合时在合适条件下的反应产物应用。

(1) 已知:850℃时在一体积为10 L的恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,CO和H2O浓度变化如图所示:

下列说法正确的是_______(填序号)

A. 达到平衡时,氢气的物质的量是0.12mol

B. 达到平衡时,反应体系最终会放出49.44kJ热量

C. 第4min始,混合气体的平均相对分子质量不再变化

D. 第6min时,若升高温度,反应平衡常数会减小

E. 第8min时,若充入氦气,会导致v(CO)<v(H2O)

(2) 850 ℃时,若在容积为2 L的密闭容器中同时充入1.0 mol CO,3.0 mol H2O,1.0 mol CO2和x mol H2。若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是_______。

(3)研究小组采用碱液吸收一定量CO2的方法来提高混合气中H2与CO2的体积比。若以1L1.5 mol·L-1的NaOH溶液充分吸收了22.4L(已折算为标准状况下体积)CO2,则吸收后溶液中各离子浓度从大到小的顺序是_______。

(4) 如将H2 与CO2以4:1的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。已知:

CH4 (g) + 2O2(g)  CO2(g)+ 2H2O(l)   ΔH1=-890.3 kJ·mol-1

H2(g) + 1/2O2(g)  H2O(l)   ΔH2=-285.8 kJ·mol-1

则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是 _______。

(5) 熔融盐燃料电池(见图2)是以熔融碳酸盐为电解质,以CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是CH4 +4CO32--8e=5CO2+2H2O。正极的电极反应是_______。为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环,则A物质的化学式是_______。实验过程中,若通入了标准状况下空气448 L(假设空气中O2体积分数为20%),则熔融盐燃料电池消耗标准状况下CH4_______L。

正确答案

(1)BD    

(2)3>x≥0或 x<3

(3)c(Na+)> c(HCO3)> c(CO32-)> c(OH-)> c(H+)

(4)CO2(g) + 4H2(g)  CH4 (g)+ 2H2O(l)  ΔH=-252.9 kJ·mol-1

(5)O2+2CO2+4e-=2CO32-(或2O2+4CO2+8e-=4CO32-);CO2;44.8

解析

(1)由图像看出,反应在4min达到平衡,平衡时消耗H2O、CO的物质的量浓度均为0.12 mol·L-1,故生成的H2和CO2的物质的量浓度也为0.12 mol·L-1,其物质的量为1.2mol,A项错误;有1.2molH2O参加反应,根据热化学方程式可计算放出的热量为1.2mol×41.2 kJ·mol-1=49.44kJ,B项正确;由于该反应体系中全部是气体,且气体物质的量不变,故混合气体的平均相对分子质量是恒量,不会随反应的进行而变化,C项错误;该反应为放热反应,升温平衡左移,化学平衡常数减小,D项正确;氦气为惰性气体,不会影响该反应的平衡状态,E项错误。

(2)若要使上述反应开始时向正反应方向进行,其浓度商应小于该温度下的平衡常数,即Q=<K=  解得x<3。

(3)通入CO2反应后所得溶液为等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3的混合溶液,故其离子浓度大小顺序为c(Na+)> c(HCO3)> c(CO32-)> c(OH-)> c(H+)。

(4)将已知的两个热化学方程式按顺序编号为①②,根据盖斯定律②×4-①可得热化学方程式:CO2(g) + 4H2(g)  CH4 (g)+ 2H2O(l)  ΔH=-252.9 kJ·mol-1

(5)写出电池总反应方程式CH4+2O2=CO2+2H2O,减去负极的电极方程式可得正极电极方程式:2O2+4CO2+8e-=4CO32-;由正、负极电极式看出,参与循环的物质为CO2;由电池总方程式可得:消耗CH4的体积为448L××=44.8L。

知识点

热化学方程式电极反应和电池反应方程式离子浓度大小的比较
1
题型:填空题
|
填空题 · 15 分

二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量CO2)直接制备二甲醚,其中主要过程包括下列四个反应:

甲醇合成反应:

(i)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1=-90.1 kJ/mol

(ii)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O △H2=-40.9 kJ/mol

水煤气变换反应:

(iii)CO(g)+H2O(g)= CO2(g)+H2(g) △H3=-41.1 kJ/mol

二甲醚合成反应:

(iv)2CH3OH(g)= CH3OCH3(g)+H2O △H4=-24.5 kJ/mol

回答下列问题:

(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂主要成分之一。工业上从铝土矿制备高纯Al2O的主要工艺流程是                            。(用化学方程式表示)

(2)分析二甲醚合成反应(iv)对CO转化率的影响                            。

(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为           。根据化学反应原理,增加压强对直接制备二甲醚的反应的影响                                。

(4)有研究者在催化剂(含Cu-Zn-Al-O、Al2O3)、压强在5.0Mpa条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是                  。

(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为           。一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生    个电子的电量:该电池理论输出电压为1.20V,能量密度E=       (列式计算,能量密度=电池输出电能/燃料质量)。

正确答案

(1)Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4

NaAl(OH)4+CO2=Al(OH)3+NaHCO3、2 Al(OH)3Al2O3+3H2O

(2)消耗甲醇,促进甲醇合成反应(i)平衡向右移,CO转化率增大:生成的水通过水煤气变换反应(iii)消耗部分CO。

(3)2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O △H=-204.7 kJ/mol;该反应分子数减小,压强升高使平衡右移,CO和H2转化率增大,CH3OCH3产率增加,压强升高使CO和H2浓度增大,反应速率加快。

(4)反应放热,温度升高,平衡左移。

(5)CH3OCH3+3H2O=2CO2+12H++12e;12;

解析


知识点

热化学方程式电极反应和电池反应方程式化学平衡的计算
1
题型:填空题
|
填空题 · 15 分

锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造图如图(甲)所示。

回答下列问题:

(1)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为:

Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH

①    该电池中,负极材料主要是________,电解质的主要成分是______,正极发生的主要反应是________。

②    与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是_______。

(2)图(乙)表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。

①    图(乙)中产物的化学式分别为A_______,B________。

②    操作甲中得到熔块的主要成分是K2MnO4。操作b中,绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体,该反应的离子方程式为_______。

③    采用惰性电极电解K2MnO4溶液也能得到化合物D,则阴极处得到的主要物质是________。(填化学式)

正确答案

答案:

(1)①Zn;NH4Cl;

MnO2+e+NH4===MnOOH+NH3

(2)碱性电池不容易发生电解质溶液泄漏,因为消耗的负极改装在电池的内部;

碱性电池使用寿命长,因为金属材料在碱性电解质比在酸性电解质的稳定性好;

(3)ZnCl2;  NH4Cl;

①3MnO42-+2CO2===2MnO4+MnO2+2CO32-

②H2

解析


知识点

原电池和电解池的工作原理电极反应和电池反应方程式
1
题型:简答题
|
简答题 · 15 分

铁及其化合物与生产、生活关系密切。

(1)下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①该电化腐蚀称为________。

②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是________(填字母)。

(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:

①步骤I若温度过高,将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为________。

②步骤II中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O=2Fe2O3·nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为________。

③上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是________(任写一项)。

(3)已知t℃时,反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。

①t℃时,反应达到平衡时n(CO):n(CO2)=________。

②若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%,则x=________。

正确答案

(1)①吸氧腐蚀  ②B

(2)①4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O;②4Fe+10HNO3=4 Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O;③氮氧化物排放少(或其他合理答案)

(3)①4:1;②0.05

解析

略。

知识点

原电池和电解池的工作原理电极反应和电池反应方程式金属的电化学腐蚀与防护化学平衡的计算
1
题型:填空题
|
填空题 · 14 分

NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。

(1) NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:_               .

(2)汽车发动机工作时会引发N2和02反应,其能量变化示意图如下:

①写出该反应的热化学方程式: _               .

②随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是_               .。

(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOX的排放。

①当尾气中空气不足时,NOX在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:_               .

② 当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOX生成盐。其吸收能力顺序如下:12MgO <2oCaO <38SrO<56BaO.原因是               .,元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOX的吸收能力逐渐增强。

(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:

①Pt电极上发生的是            反应(填“氧化”或“还原”)。

②写出NiO电极的电极反应式:            。

正确答案

答案:(1)3NO2+2H2O=2HNO3+NO;

(2)①、N2(g)+O2(g)=2NO(g)   △H=+183KJ/mol;

②、增大;

(3)①、2NO+2CON2+2CO2

②、由Mg、Ca、Sr、Ba的质子数可知,它们均处于第ⅡA族,同一主族自上而下,原子半径增大;

(4)①、还原;

②、NO+O2--2e-=NO2

解析

(1)NO2与H2O反应生成HNO3与NO;

(2)①、△H=945kJ/mol+498kJ/mol-2×630KJ/mol=+183KJ/mol;

②、该反应正反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应移动,化学平衡常数增大;

(3)①、NO被CO还原N2,CO被氧化为CO2

②、由Mg、Ca、Sr、Ba的质子数可知,它们均处于第ⅡA族,同一主族自上而下,原子半径增大,金属性增强;

(4)①、由工作原理示意图可知,O2在Pt电极发生还原反应生成O2-

②、在O2-参加反应下,NO在NiO电极发生氧化反应生成NO2

知识点

热化学方程式电极反应和电池反应方程式
下一知识点 : 常见化学电源的种类及其工作原理
百度题库 > 高考 > 化学 > 电极反应和电池反应方程式

扫码查看完整答案与解析

  • 上一题
  • 1/5
  • 下一题