金属钛()在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途。回答下列问题:
(1)目前生产钛的方法之一是将金红石()转化为,再进一步还原得到钛。转化为有直接氯化法和碳氯化法。在时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:
直接氯化:,
碳氯化:,
运用以上数据分析,你认为以上两个方法更优越的是__________ ,理由是__________ 。
(2)已知,和类似,只取决于反应体系的始态和终态。根据如图回答问题。
①时,反应________ 自发进行(填“能”或“不能”)。
②时,________ 。
(3)钛酸锂是一种理想的嵌入型电极材料。某新型钛酸锂电池与普通石墨烯锂电池相比,电位比较高,安全性相较好,工作原理如图所示。
①电池的正极为______ (填“M”或“N”)
②放电时,通过隔膜向______ 极(填“M”或“N”)移动。
③放电时,电极N的电极反应式为______ 。
(1)目前生产钛的方法之一是将金红石()转化为,再进一步还原得到钛。转化为有直接氯化法和碳氯化法。在时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:
直接氯化:,
碳氯化:,
运用以上数据分析,你认为以上两个方法更优越的是
(2)已知,和类似,只取决于反应体系的始态和终态。根据如图回答问题。
①时,反应
②时,
(3)钛酸锂是一种理想的嵌入型电极材料。某新型钛酸锂电池与普通石墨烯锂电池相比,电位比较高,安全性相较好,工作原理如图所示。
①电池的正极为
②放电时,通过隔膜向
③放电时,电极N的电极反应式为
更新时间:2023-02-13 22:22:41
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解答题-原理综合题
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(0.65)
【推荐1】二甲醚是一种重要的精细化工产品,被广泛用于制药、染料、农药及日用化工。以下为其中一种合成二甲醚的方法:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.1kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-24.5kJ·mol-1
③2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H3
(1)△H3=________ kJ·mol-1。
(2)某温度下在容积为2L的密闭容器中加入CH3OH(g)发生反应②,测得有关数据如下:
①前2min内,H2O(g)的平均反应速率为________ mol·L-1·min-1;此反应在该温度下的平衡常数为________ ;若再向容器中分别加入CH3OH(g)0.02mol、CH3OCH3(g)1.0mol,此时该反应中υ正________ υ逆(填“>”、“<”或“=”)。
②根据文献,甲醇的转化率可以根据冷凝的液相中甲醇与水的百分含量来计算(忽略挥发到气相的甲醇),若以A表示冷凝液中水的质量分数,B表示冷凝液中甲醇的质量分数,则甲醇的转化率α(CH3OH)=________ 。
(3)一定条件下,发生反应③,原料气中和温度对CO2转化率影响的实验数据如图所示。
结合图象,可得出CO2平衡转化率受外界条件影响的变化规律为:
a:________ ;
b:________ 。
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.1kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-24.5kJ·mol-1
③2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H3
(1)△H3=
(2)某温度下在容积为2L的密闭容器中加入CH3OH(g)发生反应②,测得有关数据如下:
反应时间/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
n(CH3OH)/mol | 1.02 | 0.4 | 0.2 | 0.02 | 0.02 |
①前2min内,H2O(g)的平均反应速率为
②根据文献,甲醇的转化率可以根据冷凝的液相中甲醇与水的百分含量来计算(忽略挥发到气相的甲醇),若以A表示冷凝液中水的质量分数,B表示冷凝液中甲醇的质量分数,则甲醇的转化率α(CH3OH)=
(3)一定条件下,发生反应③,原料气中和温度对CO2转化率影响的实验数据如图所示。
结合图象,可得出CO2平衡转化率受外界条件影响的变化规律为:
a:
b:
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
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【推荐2】(1)已知H—H键键能(化学键断裂时吸收或形成时释放的能量)为436 kJ/mol,N—H键键能为391 kJ/mol,根据热化学方程式:N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ/mol,可知键的键能是______________ kJ/mol
(2)碳(s)在氧气供应不充足时,生成CO同时还部分生成CO2,因此无法通过实验直接测得反应:C(s)+1/2O2(g)===CO(g)的ΔH。但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的ΔH,计算时需要测得的实验数据有________
(3)运动会中的火炬一般采用丙烷(C3H8)为燃料。丙烷热值较高,污染较小,是一种优良的燃料。试回答下列问题:
①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图,图中的括号内应填入___ (“+”或“-”)。
②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:___________________________ 。
(4)高氯酸、硫酸、硝酸和盐酸都是强酸,其酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数:
由以上表格中数据判断以下说法不正确的是__________ 。
A.在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离
B.在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中酸性最强的酸
C.在冰醋酸中硫酸的电离方程式为: H2SO4 = 2H++S
D.水对这四种酸的强弱没有区分能力,但冰醋酸可以区分这四种酸的强弱
(5)常温下,0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液加水稀释过程中,下列表达式的数值变大的是________________ 。
A.c(H+) B.c(H+)/c(CH3COOH) C.c(CH3COO-) D.c(CH3COOH)
(2)碳(s)在氧气供应不充足时,生成CO同时还部分生成CO2,因此无法通过实验直接测得反应:C(s)+1/2O2(g)===CO(g)的ΔH。但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的ΔH,计算时需要测得的实验数据有
(3)运动会中的火炬一般采用丙烷(C3H8)为燃料。丙烷热值较高,污染较小,是一种优良的燃料。试回答下列问题:
①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图,图中的括号内应填入
②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:
(4)高氯酸、硫酸、硝酸和盐酸都是强酸,其酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数:
酸 | HClO4 | H2SO4 | HCl | HNO3 |
Ka | 1.6×10-5 | 6.3×10-9 | 1.6×10-9 | 4.2×10-10 |
由以上表格中数据判断以下说法不正确的是
A.在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离
B.在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中酸性最强的酸
C.在冰醋酸中硫酸的电离方程式为: H2SO4 = 2H++S
D.水对这四种酸的强弱没有区分能力,但冰醋酸可以区分这四种酸的强弱
(5)常温下,0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液加水稀释过程中,下列表达式的数值变大的是
A.c(H+) B.c(H+)/c(CH3COOH) C.c(CH3COO-) D.c(CH3COOH)
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【推荐3】化学平衡原理是中学化学学习的重要内容.请回答下列问题:
(1)①已知:CH4、H2的燃烧热(△H)分别为﹣890.3kJ/mol、﹣285.8kJ/mol,则CO2和H2反应生成CH4的热化学方程式是.②有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如右图所示.电池正极的电极反应式是,A是.
(2)甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上可用合成气制备甲醇.反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g).某温度下,在容积为2L的密闭容器中进行该反应,其相关数据见右图:
①从反应开始至平衡时,用CO表示化学反应速率为,该温度下的平衡常数为.
②5min至10min时速率变化的原因可能是;
③15min时对反应体系采取了一个措施,至20min时CO的物质的量为0.5mol,请在图中画出CO的变化曲线.
(3)①常温下,将V mL、0.1000mol/L氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol/L醋酸溶液中,充分反应(忽略溶液体积的变化).如果溶液pH=7,此时V的取值20.00(填“>”、“=”或“<”),溶液中c(Na+)、c(CH3COO﹣)、c(H+)、c(OH﹣)的大小关系是.
②常温下,将a mol/L的醋酸与b mol/L的氢氧化钠溶液等体积混合,反应后,溶液呈中性,则醋酸的电离常数为(用含有a、b字母的代数式表示).
(1)①已知:CH4、H2的燃烧热(△H)分别为﹣890.3kJ/mol、﹣285.8kJ/mol,则CO2和H2反应生成CH4的热化学方程式是.②有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如右图所示.电池正极的电极反应式是,A是.
(2)甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上可用合成气制备甲醇.反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g).某温度下,在容积为2L的密闭容器中进行该反应,其相关数据见右图:
①从反应开始至平衡时,用CO表示化学反应速率为,该温度下的平衡常数为.
②5min至10min时速率变化的原因可能是;
③15min时对反应体系采取了一个措施,至20min时CO的物质的量为0.5mol,请在图中画出CO的变化曲线.
(3)①常温下,将V mL、0.1000mol/L氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol/L醋酸溶液中,充分反应(忽略溶液体积的变化).如果溶液pH=7,此时V的取值20.00(填“>”、“=”或“<”),溶液中c(Na+)、c(CH3COO﹣)、c(H+)、c(OH﹣)的大小关系是.
②常温下,将a mol/L的醋酸与b mol/L的氢氧化钠溶液等体积混合,反应后,溶液呈中性,则醋酸的电离常数为(用含有a、b字母的代数式表示).
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【推荐1】丙酮蒸气热裂解可生产乙烯酮,反应为(g) ⇌O=C=CH2(g)+CH4(g) ∆H>0,现对该热裂解反应进行研究,回答下列问题:
(1)①根据表格中的键能数据,计算ΔH=__ kJ·mol-1;
②该反应在___ (填“低温”或“高温”或“任意温度”)条件下可自发进行。
(2)在恒容绝热密闭容器中,充入丙酮蒸气,可以判断下列到达平衡状态的是___ 。
A.O=C=CH2(g)消耗速率与CH4生成速率相等
B.容器内密度不再变化
C.反应的平衡常数不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.O=C=CH2(g)和CH4(g)的浓度比保持不变
(3)丙酮的平衡转化率随温度、压强变化如图所示:
①图中X表示的物理量是___ ;温度:A点___ B点(填“>”、“<”或“=”),说明判断理由___ ;
②A、C两点化学平衡常数KA___ Kc(填“>”、 “<”或“=”);
③恒容下,既可提高反应速率,又可提高丙酮平衡转化率的一条合理措施是___ 。
(4)在容积可变的恒温密闭容器中,充入丙酮蒸气维持恒压(110kPa)。
①经过时间tmin,丙酮分解10%。用单位时间内气体分压变化表示的反应速率v(丙酮)___ kPa/min;
②该条件平衡时丙酮分解率为a,则Kp=__ (以分压表示,分压=总压x物质的量分数)。
(1)①根据表格中的键能数据,计算ΔH=
化学键 | C—H | C—C | C=C |
键能/kJ∙mol-1 | 412 | 348 | 612 |
②该反应在
(2)在恒容绝热密闭容器中,充入丙酮蒸气,可以判断下列到达平衡状态的是
A.O=C=CH2(g)消耗速率与CH4生成速率相等
B.容器内密度不再变化
C.反应的平衡常数不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.O=C=CH2(g)和CH4(g)的浓度比保持不变
(3)丙酮的平衡转化率随温度、压强变化如图所示:
①图中X表示的物理量是
②A、C两点化学平衡常数KA
③恒容下,既可提高反应速率,又可提高丙酮平衡转化率的一条合理措施是
(4)在容积可变的恒温密闭容器中,充入丙酮蒸气维持恒压(110kPa)。
①经过时间tmin,丙酮分解10%。用单位时间内气体分压变化表示的反应速率v(丙酮)
②该条件平衡时丙酮分解率为a,则Kp=
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解题方法
【推荐2】羰基硫广泛应用在农药制备工业,是一种重要的有机合成中间体。利用和反应可以合成COS,回答下列问题:
(1)由和合成的反应分两步进行,其能量变化如图所示。
①
②反应的___________ 。决定COS生成速率的步骤是___________ (填“①”或“②”)。
(2)在恒压、CO和的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得各容器中CO的转化率与温度的关系如图所示:则段曲线变化的原因是_______ ;能提高平衡转化率的措施有_______ (填序号)。
A.适当升温 B.及时分离COS C.降低投料比 D.选择高效催化剂
(3)在某温度下,向的密闭容器中通入和各,发生反应,,平衡时___________ 。若保持温度不变,再向容器中加入和,平衡移动的方向为_______ (填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。
(4)实验测得该反应的速率方程为,k为速率常数(受温度影响),则化学平衡常数___________ (用、表达),平衡后升高温度,增大的倍数___________ (填“>”“<”或“=”)增大的倍数。
(1)由和合成的反应分两步进行,其能量变化如图所示。
①
②反应的
(2)在恒压、CO和的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得各容器中CO的转化率与温度的关系如图所示:则段曲线变化的原因是
A.适当升温 B.及时分离COS C.降低投料比 D.选择高效催化剂
(3)在某温度下,向的密闭容器中通入和各,发生反应,,平衡时
(4)实验测得该反应的速率方程为,k为速率常数(受温度影响),则化学平衡常数
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【推荐3】工业生产和社会生活重要应用。
Ⅰ.工业上用CO生产燃料甲醇,一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。图1表示反应中能量变化;图2表示一定温度下,在容积为2L的密闭容器中加入4molH2和一定量的CO后,CO和CH3OHg的浓度随时间变化。请回答下列问题:
(1)在图1中,曲线___________ (填“a”或“b”)表示使用了催化剂。
(2)该反应属于___________ (填“吸热”或“放热”)反应。
(3)增大反应体系压强,则该反应化学平衡常数___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)下列说法中正确的是___________
Ⅱ.CuSO4溶液是一种重要的铜盐试剂,在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛应用。某同学利用CuSO4溶液进行以下实验探究:
(5)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是___________ (填字母)。
a.溶液中Cu2+向阳极移动
b.粗铜接电源正极,发生还原反应
c.电解后CuSO4溶液的浓度减小
d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
(6)下图中,Ⅰ是甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图,该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜:
①b处通入的是___________ (填“CH4”或“O2”),a处的电极反应式为___________ 。
②当铜电极的质量减轻3.2g,则消耗的CH4在标准状况下的体积为___________ 。
Ⅰ.工业上用CO生产燃料甲醇,一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。图1表示反应中能量变化;图2表示一定温度下,在容积为2L的密闭容器中加入4molH2和一定量的CO后,CO和CH3OHg的浓度随时间变化。请回答下列问题:
(1)在图1中,曲线
(2)该反应属于
(3)增大反应体系压强,则该反应化学平衡常数
(4)下列说法中正确的是___________
A.起始充入的CO为1mol |
B.增加CO的浓度,CO的转化率增大 |
C.容器中压强恒定时,反应已达化学平衡状态 |
D.保持温度和密闭容器体积不变,再冲入1molCO和2molH2,再次达到平衡时会减小 |
Ⅱ.CuSO4溶液是一种重要的铜盐试剂,在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛应用。某同学利用CuSO4溶液进行以下实验探究:
(5)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是
a.溶液中Cu2+向阳极移动
b.粗铜接电源正极,发生还原反应
c.电解后CuSO4溶液的浓度减小
d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
(6)下图中,Ⅰ是甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图,该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜:
①b处通入的是
②当铜电极的质量减轻3.2g,则消耗的CH4在标准状况下的体积为
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【推荐1】煤炭燃烧时产生大量SO2、NO对环境造成很大污染,将煤进行气化和液化是减少污染的有效手段。
(1)煤的液化是现代能源工业中重点推广的能源综合利用方案,最常见的液化方法为用煤生产CH3OH。已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如下:
i:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1
ii:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2=41.2kJ/mol
iii:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H3=-132.0kJ/mol
850℃时,三个反应的平衡常数分别为K1=160、K2=243、K3=160。
①△H1=_______ ,该反应在_______ (填“高温”或“低温”)能自发进行。
②850℃时,在密闭容器中进行反应i,开始时只加入CO2、H2,反应10min后测得各组分的浓度如表。比较正、逆反应的速率的大小:v正_______ v逆(填“>”“<”或“=”)。
(2)在CO2利用的科研中,中科院天津工业生物所将H2与CO2反应合成甲醇,再由甲醇经若干酶促反应合成淀粉,首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。该研究成果在碳中和、碳排放、温室效应、粮食危机等方面有着重大意义。回答下列问题:
保持温度T不变,在一刚性密闭容器中,充入一定量的CO2和H2,同时发生反应i和ii,起始及达平衡时,容器内各气体的物质的量如表所示。
已知起始时总压强为1.5pkPa,平衡时体系总压强为pkPa,则表中n1=_______ ,反应i的平衡常数Kp=_______ 。(含p的式子表示)
(1)煤的液化是现代能源工业中重点推广的能源综合利用方案,最常见的液化方法为用煤生产CH3OH。已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如下:
i:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1
ii:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2=41.2kJ/mol
iii:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H3=-132.0kJ/mol
850℃时,三个反应的平衡常数分别为K1=160、K2=243、K3=160。
①△H1=
②850℃时,在密闭容器中进行反应i,开始时只加入CO2、H2,反应10min后测得各组分的浓度如表。比较正、逆反应的速率的大小:v正
物质 | H2 | CO2 | CH3OH | H2O |
浓度/mol/L | 0.2 | 0.5 | 0.8 | 0.8 |
保持温度T不变,在一刚性密闭容器中,充入一定量的CO2和H2,同时发生反应i和ii,起始及达平衡时,容器内各气体的物质的量如表所示。
CO2 | H2 | CH3OH | CO | H2O | |
起始量/mol | 4.0 | 8.0 | 0 | 0 | 0 |
平衡量/mol | n1 | 3.0 |
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【推荐2】燃煤电厂排放的氮氧化物是造成酸雨、光化学污染等环境问题的主要成因之一。高温喷氨脱硝技术是建立在空气分级基础上的多种脱硝技术联用方法,在炉内主燃区形成的高温、缺氧环境下喷入氨气,从而还原烟气中的NO。反应原理:。回答下列问题:
(1)该反应能自发进行的条件是_______ (填选项字母)。
A.高温 B.低温 C.任意温度
(2)已知部分化学键的键能如下表所示:
通过计算得出a=_______ (保留三位有效数字)。
(3)反应相同的时间,反应温度对与NO反应的影响如图1所示,其中NSR为氨氮物质的量之比。
最佳的氨氮物质的量之比为_______ (填“0.5”或“1”)。当反应温度高于时,NO体积分数增大的原因是_______ (任写两条)。
(4)一定温度下,向恒容密闭容器中充入和,测得初始压强为,发生反应,平衡时和的物质的量分别为0.60mol和0.50mol。则该反应的化学平衡常数_______ (用分数表示。用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)以氨气代替氢气来研发氨燃料电池是当前科研的一个热点,氨燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液,电池反应为。用该电池电解NO制备的工作原理如图2所示:
氨燃料电池在放电时,负极的电极反应式为_______ ;图2中阴极的电极反应式为_______ 。
(1)该反应能自发进行的条件是
A.高温 B.低温 C.任意温度
(2)已知部分化学键的键能如下表所示:
化学键 | N-H | N≡N | H-O | N≡O |
键能/ | 393 | 943 | 463 | a |
通过计算得出a=
(3)反应相同的时间,反应温度对与NO反应的影响如图1所示,其中NSR为氨氮物质的量之比。
最佳的氨氮物质的量之比为
(4)一定温度下,向恒容密闭容器中充入和,测得初始压强为,发生反应,平衡时和的物质的量分别为0.60mol和0.50mol。则该反应的化学平衡常数
(5)以氨气代替氢气来研发氨燃料电池是当前科研的一个热点,氨燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液,电池反应为。用该电池电解NO制备的工作原理如图2所示:
氨燃料电池在放电时,负极的电极反应式为
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解答题-实验探究题
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【推荐3】某小组学生用如图所示简易量热计进行中和反应反应热的测定。近似处理实验所用酸、碱溶液的密度为1.0 g∙cm-3、比热容为4.2J/(g∙℃),忽略量热计的比热容。
【药品】:50mL 0.50mol/L 盐酸、50mL 0.55mol/L NaOH溶液、50mL 0.55mol/L KOH溶液。
【实验数据】学生甲进行的三次实验数据如下表所示:
(1)从实验装置上看,还缺少的仪器名称是___________ 。
(2)学生甲实测数据处理
①∆t=___________ ℃。
②放出的热量Q甲___________ kJ(保留一位数)。
③Q甲kJ比该反应理论上放热为Q kJ略微偏小,其原因可能是___________ (写一条)。
(3)学生乙选用KOH溶液,其他均与学生甲同,且操作规范,预测实验放出热量的数值Q乙___________ Q甲(填“<”或“=”或“>”)。
(4)写出上面实验理论上生成1mol H2O时,中和反应的反应热的热化学方程式为(用含Q的代数式表示)___________ 。
(5)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。1000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:
(i)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+172 kJ·mol-1,Kp1=1.0×10-2
(ii)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) ΔH2=-51 kJ·mol-1,Kp2=1.2×1012Pa
①反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)的ΔH为___________ kJ·mol-1,Kp=___________ Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化,其原因是___________ 。
③数据显示在200 ℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是___________ 。
④TiO2碳氯化是一个“气-固-固”反应,有利于TiO2-C“固-固”接触的措施是___________ 。
【药品】:50mL 0.50mol/L 盐酸、50mL 0.55mol/L NaOH溶液、50mL 0.55mol/L KOH溶液。
【实验数据】学生甲进行的三次实验数据如下表所示:
实验次数 | 反应前体系的温度/℃ | 反应后体系温度/℃ | 温度差平均值/℃ | ||
50mL 0.50mol/L盐酸 | 50mL 0.55mol/L NaOH溶液 | 平均值 | |||
1 | 24.9 | 25.1 | 28.4 | ∆t | |
2 | 25.1 | 25.0 | 26.3 | ||
3 | 25.0 | 25.0 | 28.4 |
(1)从实验装置上看,还缺少的仪器名称是
(2)学生甲实测数据处理
①∆t=
②放出的热量Q甲
③Q甲kJ比该反应理论上放热为Q kJ略微偏小,其原因可能是
(3)学生乙选用KOH溶液,其他均与学生甲同,且操作规范,预测实验放出热量的数值Q乙
(4)写出上面实验理论上生成1mol H2O时,中和反应的反应热的热化学方程式为(用含Q的代数式表示)
(5)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。1000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:
(i)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+172 kJ·mol-1,Kp1=1.0×10-2
(ii)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) ΔH2=-51 kJ·mol-1,Kp2=1.2×1012Pa
①反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)的ΔH为
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化,其原因是
③数据显示在200 ℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是
④TiO2碳氯化是一个“气-固-固”反应,有利于TiO2-C“固-固”接触的措施是
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐1】锂离子电池应用很广。某种锂离子二次电池的电极材料主要是钴酸锂(LiCoO2)和石墨。钴是一种稀有的贵重金属,废旧锂离子电池电极材料的回收再生意义重大。
(1)锂离子电池(又称锂离子浓差电池)的工作原理:
i.充电过程:Li+从含LiCoO2的电极中脱出,正三价Co被氧化,此时该极处于贫锂态(Li1-xCoO2)。
ii.放电过程原理如图所示:
①放电时,电流的流动方向为_____ →_____ →_____ →_____ (填“a”、“b”、“K2”或“K3”)。
②放电时,正极的电极反应式为______ 。
(2)钴酸锂回收再生流程如下:
①“酸浸”时H2O2的作用为___________ 。
②相同反应时间内,钴的浸出率随温度变化如下图所示。则工业生产选择的最佳温度为______ ,请给出理由_______ 。
③“酸浸”时可用盐酸代替H2SO4和H2O2,但缺点是______ 。
④已知草酸为二元弱酸,沉钴过程中,溶液的酸性不断增强,用化学平衡移动原理解释其原因为__ 。
⑤高温下,在O2存在时,纯净的CoC2O4与Li2CO3再生为LiCoO2的化学方程式为______ 。
(1)锂离子电池(又称锂离子浓差电池)的工作原理:
i.充电过程:Li+从含LiCoO2的电极中脱出,正三价Co被氧化,此时该极处于贫锂态(Li1-xCoO2)。
ii.放电过程原理如图所示:
①放电时,电流的流动方向为
②放电时,正极的电极反应式为
(2)钴酸锂回收再生流程如下:
①“酸浸”时H2O2的作用为
②相同反应时间内,钴的浸出率随温度变化如下图所示。则工业生产选择的最佳温度为
③“酸浸”时可用盐酸代替H2SO4和H2O2,但缺点是
④已知草酸为二元弱酸,沉钴过程中,溶液的酸性不断增强,用化学平衡移动原理解释其原因为
⑤高温下,在O2存在时,纯净的CoC2O4与Li2CO3再生为LiCoO2的化学方程式为
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
真题
【推荐2】锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe- = LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。
回答下列问题:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为__________ 。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_____________________ 。
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_________________________________________________________ ;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是__________________________ 。
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式______________________ 。
(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式_________________________________________________________ 。
(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是______ 。在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有_______________ (填化学式)。
回答下列问题:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式
(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式
(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐3】I.铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极隔板是惰性材料,电池总反应式为:Pb+PbO2+2 H2SO42PbSO4+2H2O,请完成下列问题:
(1)放电时:正极的电极反应式是____________________ ;电解液中H2SO4的浓度将变_______ (填“大”或者“小”);当外电路通过1 mol电子时,理论上负极板的质量增加_________________ g。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按如下图1连接,充电一段时间后,则在A电极上生成__________ 、B电极上生成__________ ,这种充电连接方式是否正确?_______ (填“是”或者“否”)
(3)某同学设计利用电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置如上图2所示。若通过电解饱和食盐水来制漂白液,则b为电源的_____ 极,该装置中发生的总反应方程式为_____________________
若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠作电解质溶液,阳极选用_____________ 材料作电极。
II.已知一种锌铁电池的反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,该电池放电时,正极反应式为_______________________
(1)放电时:正极的电极反应式是
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按如下图1连接,充电一段时间后,则在A电极上生成
(3)某同学设计利用电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置如上图2所示。若通过电解饱和食盐水来制漂白液,则b为电源的
若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠作电解质溶液,阳极选用
II.已知一种锌铁电池的反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,该电池放电时,正极反应式为
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