(1)合成氨反应的热化学方程式:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH=-92.2 kJ·mol-1
已知合成氨反应是一个反应物不能完全转化为生成物的反应,在某一定条件下,N2的转化率仅为10%,要想通过该反应得到92.2 kJ的热量,则在反应混合物中要投放N2的物质的量的取值范围为________ mol。
(2)肼(N2H4)-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。肼-空气燃料电池放电时:负极的电极反应式:__________ ,正极的电极反应式:__________ 。
(3)如图是一个电解过程示意图。
①锌片上发生的电极反应式是:_______________
②假设使用肼-空气燃料电池作为该过程中的电源,锌片质量变化为64 g,则肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气__________ L(假设空气中氧气体积分数为20%)。
已知合成氨反应是一个反应物不能完全转化为生成物的反应,在某一定条件下,N2的转化率仅为10%,要想通过该反应得到92.2 kJ的热量,则在反应混合物中要投放N2的物质的量的取值范围为
(2)肼(N2H4)-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。肼-空气燃料电池放电时:负极的电极反应式:
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①锌片上发生的电极反应式是:
②假设使用肼-空气燃料电池作为该过程中的电源,锌片质量变化为64 g,则肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气
更新时间:2018-03-01 09:01:59
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【推荐1】FeCl3是中学化学常用试剂,在化学实验中有广泛应用。
(1)已知:。配制一定浓度FeCl3溶液时,将FeCl3固体溶于浓盐酸中,加入蒸馏水稀释至指定浓度。盐酸的作用是___________ 。
(2)探究外界条件对双氧水分解速率的影响,设计如下实验(忽略溶液混合时的体积变化):
①实验Ⅱ中,V=___________ 。
②根据实验Ⅱ、Ⅲ中b>c不能确认对双氧水分解催化效率小于,其原因是___________ 。
③为了探究温度对H2O2分解速率的影响,宜选择实验___________ (填序号)。
(3)向溶液中滴加1滴KSCN溶液,将溶液分成甲、乙、丙、丁四份,进一步进行如下实验:
①丙中不形成AgSCN沉淀,则丙中可观察到溶液颜色___________ (填“变深”“变浅”或“不变”)。
②甲的作用是___________ ;由丁中实验现象可得出的结论是___________ 。
(4)为探究FeCl3溶液和KI溶液反应,设计实验装置如图所示。
①实验Ⅳ中,电流表指针___________ (填“向左”“向右”或“不”)偏转。由此可推知,上述反应是可逆反应,其判断依据是___________ 。
②实验Ⅳ发生反应的离子方程式为___________ 。
(1)已知:。配制一定浓度FeCl3溶液时,将FeCl3固体溶于浓盐酸中,加入蒸馏水稀释至指定浓度。盐酸的作用是
(2)探究外界条件对双氧水分解速率的影响,设计如下实验(忽略溶液混合时的体积变化):
实验 | 30%双氧水/mL | 温度/℃ | 添加物质 | 加入蒸馏水/mL | 收集10mLO2用时/min |
Ⅰ | 20 | 30 | 无 | 4 | a |
Ⅱ | 20 | 30 | 2 | b | |
Ⅲ | 20 | 30 | 2 | c | |
Ⅳ | 20 | 40 | 2 | d |
②根据实验Ⅱ、Ⅲ中b>c不能确认对双氧水分解催化效率小于,其原因是
③为了探究温度对H2O2分解速率的影响,宜选择实验
(3)向溶液中滴加1滴KSCN溶液,将溶液分成甲、乙、丙、丁四份,进一步进行如下实验:
代号 | 加入少量物质 | 溶液颜色变化 |
甲 | 无 | 仍为红色 |
乙 | 1gNaOH(s) | 变浅 |
丙 | 1gAgNO3(s) | ? |
丁 | 1gFeCl3(s) | 变深 |
②甲的作用是
(4)为探究FeCl3溶液和KI溶液反应,设计实验装置如图所示。
步骤 | 操作及现象 | 测定数据 |
Ⅰ | 向烧杯中加入如图所示试剂,左侧烧杯液体颜色变浅,右侧烧杯液体变为棕色,电流表指针向左偏转 | 测得电流强度为a(a>0) |
Ⅱ | 随后,左侧烧杯液体变浅绿色,右侧烧杯液体棕色加深 | 测得电流强度为b(b<a) |
Ⅲ | 一段时间后,指针回到零 | 测得电流强度为0 |
Ⅳ | 在左侧烧杯中加入少量FeCl2(s),电流表指针偏转 | 测得电流强度为x |
②实验Ⅳ发生反应的离子方程式为
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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解题方法
【推荐2】Ⅰ.在恒温恒压下,向密闭容器中充入4 mol SO2和2 mol O2混合气体,2 min后,反应达到平衡,生成SO3气体0.5 mol,同时放出热量Q kJ。回答下列问题
(1)写出该反应的热化学方程式为___________ 。
(2)在该条件下,反应前后容器的体积之比为___________ 。
(3)①若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”反应,平衡后n(SO3)___________ 0.5mol(填 “大于”、“小于”或“等于”);
②若把“恒温恒压下”改为“恒温恒容下”反应,达平衡时放出热量___________ Q kJ(填 “大于”、“小于”或“等于”)。
Ⅱ. 用焦炭还原NO2的反应为:2NO2(g)+2C(s )N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1 mol NO2和足量C发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:
(4)A、B两点的浓度平衡常数关系:Kc(A)___________ Kc(B) (填 “﹥”、“<”或“﹦”)。
(5)A、B、C三点中NO2的转化率最高的是___________ (填“A”或“B”或“C”)点。
(6)计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=___________ (Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。
Ⅲ.25℃时,向10mL0.1mol•L-1NH4HSO4溶液中逐滴滴入0.1mol•L-1NaOH溶液,溶液的pH与NaOH溶液体积关系如图所示:
(7)M、Q两点中,水的电离程度较大的是___________ 点。
(8)下列关系中,正确的是___________ 。
a.M点c(Na+)>c(NH)
b.N点c(NH)+c(Na+)=2c(SO)
c.Q点c(NH)+c(NH3•H2O)=c(Na+)
(1)写出该反应的热化学方程式为
(2)在该条件下,反应前后容器的体积之比为
(3)①若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”反应,平衡后n(SO3)
②若把“恒温恒压下”改为“恒温恒容下”反应,达平衡时放出热量
Ⅱ. 用焦炭还原NO2的反应为:2NO2(g)+2C(s )N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1 mol NO2和足量C发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:
(4)A、B两点的浓度平衡常数关系:Kc(A)
(5)A、B、C三点中NO2的转化率最高的是
(6)计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=
Ⅲ.25℃时,向10mL0.1mol•L-1NH4HSO4溶液中逐滴滴入0.1mol•L-1NaOH溶液,溶液的pH与NaOH溶液体积关系如图所示:
(7)M、Q两点中,水的电离程度较大的是
(8)下列关系中,正确的是
a.M点c(Na+)>c(NH)
b.N点c(NH)+c(Na+)=2c(SO)
c.Q点c(NH)+c(NH3•H2O)=c(Na+)
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解题方法
【推荐3】工业上“固定”和利用CO2能有效地减轻“温室效应”。
I.工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法,该方法的化学方程式是:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ•mol﹣1,某科学实验将6molCO2和8 molH2充入一容积为2L的密闭容器中(温度保持不变),测得H2的物质的量随时间变化如下图中实线所示(图中字母后的数字表示对应的坐标):
回答下列问题:
(1)以下说法不正确的是( )
A.0~1min的平均反应速率大于3~4min的平均反应速率
B.达到平衡时H2的转化率为75%
C.在其它条件不变时,若提高反应的温度正反应速率增大,逆反应速率减小
(2)该反应在0~8 min内CO2的平均反应速率是_______ 。
(3)该反应的平街常数K=______________ 。
(4)仅改变某一条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比,虚线I改变的条件可能是_________ 。若实线对应条件下平衡常数为K,虚线I对应条件下平衡常数为K1,虚线II对应条件下平衡常数为K2,则K、K1和K2的大小关系是____ 。
II.已知25℃时,乙酸和碳酸的电离平衡常数如下表:
(1)用饱和氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,若已知CH3COONH4溶液pH=7,则(NH4)2CO3溶液显_____ (填“酸性”、“碱性”或“中性”)。
(2)25℃时,在0.lmol•L﹣1乙酸溶液中加入一定量的NaHCO3,保持温度不变,所得混合液的pH=6,那么混合液中=_______ ;该混合溶液中的离子浓度由大到小的顺序为:________________ 。
I.工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法,该方法的化学方程式是:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ•mol﹣1,某科学实验将6molCO2和8 molH2充入一容积为2L的密闭容器中(温度保持不变),测得H2的物质的量随时间变化如下图中实线所示(图中字母后的数字表示对应的坐标):
回答下列问题:
(1)以下说法不正确的是
A.0~1min的平均反应速率大于3~4min的平均反应速率
B.达到平衡时H2的转化率为75%
C.在其它条件不变时,若提高反应的温度正反应速率增大,逆反应速率减小
(2)该反应在0~8 min内CO2的平均反应速率是
(3)该反应的平街常数K=
(4)仅改变某一条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比,虚线I改变的条件可能是
II.已知25℃时,乙酸和碳酸的电离平衡常数如下表:
物质的化学式 | CH3COOH | H2CO3 | |
电离平衡常数 | K=1.8×10-5 | K1=4.3×10-7 | K2=5.6×10-11 |
(1)用饱和氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,若已知CH3COONH4溶液pH=7,则(NH4)2CO3溶液显
(2)25℃时,在0.lmol•L﹣1乙酸溶液中加入一定量的NaHCO3,保持温度不变,所得混合液的pH=6,那么混合液中=
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解答题-原理综合题
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(0.4)
【推荐1】CH4-CO2重整技术是获得合成气(CO、H2)、实现碳中和的重要途径之一,具有一定的经济效应和社会意义,反应原理为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247.4kJ·mol-1
(1)上述反应在____ (填“低温”或“高温”)条件下能自发进行;已知:CO、H2的燃烧热△H分别为-283.0kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1,则CH4的燃烧热△H=____ 。
(2)研究表明,在某催化剂作用下上述反应历程可能分两步,其能量变化如图所示:
①积碳反应:CH4(g)C(ads)+2H2(g)[C(ads)为吸附性活性炭];
②消碳反应:C(ads)+CO2(g)2CO(g)。
决定上述反应速率的步骤是____ (填序号);催化剂表面的C(ads)会影响催化剂的活性,为了消除C(ads)并提高反应速率,可采取的措施有____ (填两点)。
(3)以Ni/α-Al2O3为催化剂进行CH4-CO2重整实验。
①按起始投料比=充入恒温恒容密闭容器中,测得容器中总压强p总随时间的变化如图所示:
研究表明CO的生成速率v(CO)正=1.5p(CH4)·p(CO2)×10-2(单位略,压强以kPa为单位),则t1时刻v(CO)正=____ (填数字)。
②容器甲、乙为相同的恒容密闭容器,向甲中充入1molCH4和1molCO2,向乙中充入1molCH4和2molCO2,测得CH4的平衡转化率随温度的变化如图所示:
图中a、b、c三处平衡体系中,H2的体积分数最小的是____ (填“a”“b”或“c”)。
(4)以合成气为原料,以Cu-Mn合金为催化剂制备二甲醚的相关反应原理为:
主反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)
副反应:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
已知:二甲醚的选择性=×100%。
一定温度下,在1L恒容密闭容器中充入1molCO和1molH2,若平衡时CO的转化率为80%、二甲醚的选择性为90%,则H2的平衡转化率为____ ;用气体的平衡分压代替其物质的量浓度得到的化学平衡常数为Kp,若平衡时的总压强为20MPa,该温度下副反应的化学平衡常数Kp为____ MPa-2(用计算式表示,不必化简;气体分压=气体总压×物质的量分数)。
(1)上述反应在
(2)研究表明,在某催化剂作用下上述反应历程可能分两步,其能量变化如图所示:
①积碳反应:CH4(g)C(ads)+2H2(g)[C(ads)为吸附性活性炭];
②消碳反应:C(ads)+CO2(g)2CO(g)。
决定上述反应速率的步骤是
(3)以Ni/α-Al2O3为催化剂进行CH4-CO2重整实验。
①按起始投料比=充入恒温恒容密闭容器中,测得容器中总压强p总随时间的变化如图所示:
研究表明CO的生成速率v(CO)正=1.5p(CH4)·p(CO2)×10-2(单位略,压强以kPa为单位),则t1时刻v(CO)正=
②容器甲、乙为相同的恒容密闭容器,向甲中充入1molCH4和1molCO2,向乙中充入1molCH4和2molCO2,测得CH4的平衡转化率随温度的变化如图所示:
图中a、b、c三处平衡体系中,H2的体积分数最小的是
(4)以合成气为原料,以Cu-Mn合金为催化剂制备二甲醚的相关反应原理为:
主反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)
副反应:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
已知:二甲醚的选择性=×100%。
一定温度下,在1L恒容密闭容器中充入1molCO和1molH2,若平衡时CO的转化率为80%、二甲醚的选择性为90%,则H2的平衡转化率为
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(0.4)
解题方法
【推荐2】接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。回答下列问题:
(1)已知相关物质的标准生成焓△fH(由压强为100kPa,温度298K下最稳定单质生成标准状况下1mol物质的热效应或焓变)如表:
则反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=______ 。
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下,SO2平衡转化率a随温度的变化如图所示。反应在0.5MPa、550℃时的a=______ 。
(3)设Kpr为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100kPa)。在温度T、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中通入2molSO2(g)、1molO2(g)和5molN2,只进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),平衡时,测得压强为90kPa,则SO2转化率为______ ,平衡常数Kpr=______ 。若保持温度、体积和n(SO2)、n(O2)不变,增大n(N2)使总压变大,测得SO2平衡转化率不变,解释原因:______ 。
(4)对反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达平衡后,其他条件不变时,为了同时提高反应速率和SO2的平衡转化率,可采取的措施是______ (填字母序号)。
(5)若该反应的净反应速率方程:v=k正c2(SO2)•c(O2)-k逆c2(SO3)(k正、k逆为速率常数,只与温度、催化剂、接触面积有关,与浓度无关)。温度为T1℃时,k正=810k逆,温度为T2℃时,k正=7220k逆,则T1______ T2(填“>”“<”或“=”)。
(1)已知相关物质的标准生成焓△fH(由压强为100kPa,温度298K下最稳定单质生成标准状况下1mol物质的热效应或焓变)如表:
物质的化学式 | SO2(g) | O2(g) | SO3(g) |
标准生成焓△fH(kJ•mol-1) | -297.0 | 0 | -395.7 |
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下,SO2平衡转化率a随温度的变化如图所示。反应在0.5MPa、550℃时的a=
(3)设Kpr为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100kPa)。在温度T、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中通入2molSO2(g)、1molO2(g)和5molN2,只进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),平衡时,测得压强为90kPa,则SO2转化率为
(4)对反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达平衡后,其他条件不变时,为了同时提高反应速率和SO2的平衡转化率,可采取的措施是
A.使用高效催化剂 | B.升高温度 |
C.缩小反应容器的体积 | D.增大SO2的物质的量 |
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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【推荐3】我国含硫天然气资源丰富,天然气脱硫和甲烷与硫化氢重整制氢具有重要的现实意义,其反应原理之一为CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)。
(1)该反应在高温下才可自发进行,则该反应的活化能E正___________ E逆(填“>”“<”或“=”)。
(2)在恒温恒容条件下的该反应下列条件可作为反应达到平衡判断依据的是___________ (填序号)。
a、混合气体密度不变
b、容器内压强不变
c、2v正(H2S)=v逆(CS2)
d、CH4与H2的物质的量分数之比保持不变
(3)为了研究甲烷对H2S制氢的影响,原料初始组成n(CH4):n(H2S)=1:2.保持体系压强为100kPa,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。
①图中表示CH4变化的曲线是___________ 。
②M点对应温度下,CH4的转化率约为___________ (保留3位有效数字)。950℃时,该反应的Kp=___________ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(4)在体积为1L的恒容容器中,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在不同的温度下,将1molCO2和3molH2通入反应器中反应相同的时间,测定CH3OH(甲醇)的产率与温度的关系如图所示。
①图中X点v正___________ v逆(填“>”“<”或“=”)。
②该反应是___________ (填“吸热”或“放热”)反应。
③下列说法正确的是___________ 。
A、图中P点所示条件下,延长反应时间能提高CH3OH的产率
B、图中Q点所示条件下,增加H2的浓度可提高H2的转化率
C、520K时,反应前后压强之比为4:3
(1)该反应在高温下才可自发进行,则该反应的活化能E正
(2)在恒温恒容条件下的该反应下列条件可作为反应达到平衡判断依据的是
a、混合气体密度不变
b、容器内压强不变
c、2v正(H2S)=v逆(CS2)
d、CH4与H2的物质的量分数之比保持不变
(3)为了研究甲烷对H2S制氢的影响,原料初始组成n(CH4):n(H2S)=1:2.保持体系压强为100kPa,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。
①图中表示CH4变化的曲线是
②M点对应温度下,CH4的转化率约为
(4)在体积为1L的恒容容器中,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在不同的温度下,将1molCO2和3molH2通入反应器中反应相同的时间,测定CH3OH(甲醇)的产率与温度的关系如图所示。
①图中X点v正
②该反应是
③下列说法正确的是
A、图中P点所示条件下,延长反应时间能提高CH3OH的产率
B、图中Q点所示条件下,增加H2的浓度可提高H2的转化率
C、520K时,反应前后压强之比为4:3
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解答题-实验探究题
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解题方法
【推荐1】1.亚硝酸钠是一种工业盐,外观与食盐非常相似,毒性较强。某化学兴趣小组对食盐与亚硝酸钠进行探究:
Ⅰ.鉴别NaCl和NaNO2
甲同学用沉淀分析法
经查:常温下Ksp(AgNO2)=2×10-8,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,分别向盛有5mL 0.0001 mol/L两种盐溶液的试管中同时逐滴滴加0.0001mol/L硝酸银溶液,先生成沉淀的是装有_____ 溶液的试管。
乙同学测定溶液pH
用pH试纸分别测定0.1mol/L两种盐溶液的pH,测得NaNO2溶液呈碱性。该溶液呈碱性的原因是_______ (用离子方程式解释)。
Ⅱ. 如图是在实验室进行二氧化硫制备与性质实验的组合装置,部分固定装置未画出。
(1)装置B中试剂X是_______ ,装置D中盛放NaOH溶液的作用是_______________________ 。
(2)关闭弹簧夹2,打开弹簧夹1,注入硫酸至浸没三颈烧瓶中固体,检验SO2与Na2O2反应是否有氧气生成的方法是_____________________ 。
(3)关闭弹簧夹1后,打开弹簧夹2,残余气体进入E、F中,能说明I-还原性弱于SO2的现象为______________ ;发生反应的离子方程式是_____________________ 。
Ⅲ. 用电化学法模拟工业处理SO2。将硫酸工业尾气中的SO2通入右图装置(电极均为惰性材料)进行实验,可用于制备硫酸,同时获得电能:
(1)M极发生的电极反应式为____________________________ 。
(2)若使该装置的电流强度达到2.0A,理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为_____ L(已知:1个e所带电量为1.6×10-19C)。(保留两位有效数字)
Ⅰ.鉴别NaCl和NaNO2
甲同学用沉淀分析法
经查:常温下Ksp(AgNO2)=2×10-8,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,分别向盛有5mL 0.0001 mol/L两种盐溶液的试管中同时逐滴滴加0.0001mol/L硝酸银溶液,先生成沉淀的是装有
乙同学测定溶液pH
用pH试纸分别测定0.1mol/L两种盐溶液的pH,测得NaNO2溶液呈碱性。该溶液呈碱性的原因是
Ⅱ. 如图是在实验室进行二氧化硫制备与性质实验的组合装置,部分固定装置未画出。
(1)装置B中试剂X是
(2)关闭弹簧夹2,打开弹簧夹1,注入硫酸至浸没三颈烧瓶中固体,检验SO2与Na2O2反应是否有氧气生成的方法是
(3)关闭弹簧夹1后,打开弹簧夹2,残余气体进入E、F中,能说明I-还原性弱于SO2的现象为
Ⅲ. 用电化学法模拟工业处理SO2。将硫酸工业尾气中的SO2通入右图装置(电极均为惰性材料)进行实验,可用于制备硫酸,同时获得电能:
(1)M极发生的电极反应式为
(2)若使该装置的电流强度达到2.0A,理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为
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【推荐2】资源的可持续发展是化学家的重要研究方向。甲醇是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。
(Ⅰ)CO2经催化加氢可生成甲醇,主要有以下两个反应:
反应①:CO2(g) + 3H2(g) ⇌ CH3OH(g)+H2O(g) ΔH = –49.6kJ·mol-1
反应②:2CO2(g)+6H2(g) ⇌ CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH = –122.5 kJ·mol-1
(1)反应①的活化能Ea(正)___________ Ea(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(2)一定温度下,在某一恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,发生反应①。下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填序号)。
(3)在T温度下,将2.5mol CO2和5.5mol H2充入2L的恒容密闭容器中发生反应①和②,达到平衡状态时CH3OH(g)和CH3OCH3(g)的物质的量分别为1mol和0.25mol。则T温度时反应①的平衡常数K为___________ 。
(4)催化剂作用下,充入CO2和H2同时发生反应①和反应②,经相同反应时间,测得不同温度下CO2转化率和CH3OH产率的变化曲线如图。220℃~240℃温度区间CO2转化率和CH3OH产率的变化不一致的可能原因是___________ 。
(5)向2L密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,在一定条件下,发生反应:CO2(g) + 3H2(g) ⇌ CH3OH(l) + H2O(l) ΔH <0。CO2的浓度随时间(0 ~ t2)变化如图所示。其他条件不变,在t2时间将容器体积缩小至原来的一半,t3时重新达到平衡。请画出t2 ~ t4时段内CO2浓度的变化曲线。___________ (在答题卷对应区域作图)
(Ⅱ)下图是一个电化学过程的示意图:
(6)图中甲池是___________ 装置(填“电解池”或“原电池”)。
(7)写出通入CH3OH一极的电极反应式:___________ 。
(8)乙池中总反应的离子方程式为___________ 。
(9)丙池是体积为 100mL含有如下离子的溶液:
电解一段时间后,当两极收集到相同条件下相同体积的气体时,阳极上收集到氧气的物质的量为___________ mol。(忽略溶液体积的变化和气体产物的溶解)
(Ⅰ)CO2经催化加氢可生成甲醇,主要有以下两个反应:
反应①:CO2(g) + 3H2(g) ⇌ CH3OH(g)+H2O(g) ΔH = –49.6kJ·mol-1
反应②:2CO2(g)+6H2(g) ⇌ CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH = –122.5 kJ·mol-1
(1)反应①的活化能Ea(正)
(2)一定温度下,在某一恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,发生反应①。下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填序号)。
A.混合气体的密度不再随时间变化而改变 |
B.气体的压强不再随时间变化而改变 |
C.CH3OH的物质的量不再随时间变化而改变 |
D.单位时间内每形成1.5mol H-H键,同时形成1mol C-H键 |
(4)催化剂作用下,充入CO2和H2同时发生反应①和反应②,经相同反应时间,测得不同温度下CO2转化率和CH3OH产率的变化曲线如图。220℃~240℃温度区间CO2转化率和CH3OH产率的变化不一致的可能原因是
(5)向2L密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,在一定条件下,发生反应:CO2(g) + 3H2(g) ⇌ CH3OH(l) + H2O(l) ΔH <0。CO2的浓度随时间(0 ~ t2)变化如图所示。其他条件不变,在t2时间将容器体积缩小至原来的一半,t3时重新达到平衡。请画出t2 ~ t4时段内CO2浓度的变化曲线。
(Ⅱ)下图是一个电化学过程的示意图:
(6)图中甲池是
(7)写出通入CH3OH一极的电极反应式:
(8)乙池中总反应的离子方程式为
(9)丙池是体积为 100mL含有如下离子的溶液:
离子 | Cu2+ | H+ | Cl- | SO |
浓度(mol·L-1) | 1.0 | 4.0 | 4.0 | 1.0 |
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
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解题方法
【推荐3】回答下列问题:
(1)二氧化氯为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取的新工艺。
①用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取则阳极产生的电极反应式为___________ 。
②电解一段时间,当阴极产生的气体体积为(标准状况)时,停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为___________ mol;用平衡移动原理解释阴极区增大的原因:___________ 。
(2)为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了的晶体,在高温下它能传导。电池工作时正极反应式为___________ 。若以该电池为电源,用石墨作电极电解含有以下离子的溶液。
电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),阳极上收集到氧气的物质的是为___________ 。
(1)二氧化氯为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取的新工艺。
①用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取则阳极产生的电极反应式为
②电解一段时间,当阴极产生的气体体积为(标准状况)时,停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为
(2)为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了的晶体,在高温下它能传导。电池工作时正极反应式为
离子 | ||||
1 | 4 | 4 | 1 |
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】铑基催化剂催化CO加氢合成甲醇(CH3OH)、乙醛(CH3CHO)、乙醇等碳的含氧化合物是近年来化学界比较活跃的研究课题之一。
(1)已知:(ⅰ)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.1kJ/mol
(ⅱ)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-24.5kJ/mol
(ⅲ)C2H5OH(g)CH3OCH3(g) △H3=+50.7kJ/mol
则由CO催化加氢制备乙醇气体(另一产物为水蒸气)的热化学反应方程式为________ 。
(2)直接甲醇燃料电池(DMFC)成本低、效率高,某研究所尝试用DMFC电解处理含氰电镀废水。调节废水pHl0~12.5,电解过程中,CNˉ先被氧化成CNOˉ(两种离子中氮元素均为-3价),再进一步氧化为碳酸盐和N2。
①请写出CNOˉ被氧化的电极反应式________ 。
②欲处理1m3CNˉ含量为390mg/L的电镀废水,至少需准备________ kg甲醇。
(3)在2.0L密闭容器中放入1 molCO与2molH2,在反应温度T1时进行如下反应:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),反应时间(t)与容器内气体总物质的量(n)的数据见下表:
①在0~5min时段,反应速率v(CH3OH)为________ ;有利于提高上述反应平衡转化率的条件是________ 。
A.高温高压 B.低温低压 C.高温低压 D.低温高压
②计算温度T1时反应的平衡常数K1________ ;T1时达平衡后,改变反应温度为T2,平衡常数增大,则T2________ T1(填“大于”“小于”),判断理由是________ 。
(1)已知:(ⅰ)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.1kJ/mol
(ⅱ)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-24.5kJ/mol
(ⅲ)C2H5OH(g)CH3OCH3(g) △H3=+50.7kJ/mol
则由CO催化加氢制备乙醇气体(另一产物为水蒸气)的热化学反应方程式为
(2)直接甲醇燃料电池(DMFC)成本低、效率高,某研究所尝试用DMFC电解处理含氰电镀废水。调节废水pHl0~12.5,电解过程中,CNˉ先被氧化成CNOˉ(两种离子中氮元素均为-3价),再进一步氧化为碳酸盐和N2。
①请写出CNOˉ被氧化的电极反应式
②欲处理1m3CNˉ含量为390mg/L的电镀废水,至少需准备
(3)在2.0L密闭容器中放入1 molCO与2molH2,在反应温度T1时进行如下反应:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),反应时间(t)与容器内气体总物质的量(n)的数据见下表:
时间t/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
总物质的量n/mol | 3.0 | 2.7 | 2.5 | 2.3 | 2.1 | 2.0 | 2.0 |
①在0~5min时段,反应速率v(CH3OH)为
A.高温高压 B.低温低压 C.高温低压 D.低温高压
②计算温度T1时反应的平衡常数K1
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】CO、H2、CH3、OH均是清洁能源。
(1)已知部分化学键键能数据如下:
2CO(g) +O2(g)==2CO2(g) △H1
H2O(g)+CO(g)==H2(g) + CO2(g) △H2 = -41 kJ•mol-1
CH3OH(g)+ 3/2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) △H3 = -660kJ•mol-1
则△H1=_____ kJ•mol-1,反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)的△H=_____ kJ•mol-1。
(2)一定条件下,在容积为2 L的密闭容器Q中充人a mol CO与6 molH2合成甲醇:CO(g) +2H2(g)⇌CH3OH(g)。测得平衡时混合气体中CH3OH的体积百分含量与温度、 压强之间的关系如图1所示,图2表示在一定温度下,H2的平衡转化率与反应开始时两种反应物的投料物质的量之比(用X表示)、压强之间的关系。
①压强相同时,温度为T1、T2时,反应达到平衡所需要的时间分别为t1、t2,则二者之间的相对大小为t1___ t2(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。
②X=___________ (用含a、b的式子表示),p1_____ p2(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。
③若a =2,b=4,则压强为p1、温度为了T1时该反应的平衡常数K=______________ 。
④若在压强为P1、温度为T1时,向Q容器中同时加入等物质的量的CO、H2、CH3OH三种气体,则反应开始时,v(CH3OH)正_____ v(CH3OH)逆(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。
(3)甲醇燃料电池是一种具有高能量转化率的绿色电池,则用磷酸溶液作电解质时,负极的电极反应式为________________________ 。
(1)已知部分化学键键能数据如下:
化学键 | CO | O=O | C=O | C-O |
E/(kJ • mol-1) | 958.5 | 497 | 745 | 351 |
H2O(g)+CO(g)==H2(g) + CO2(g) △H2 = -41 kJ•mol-1
CH3OH(g)+ 3/2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) △H3 = -660kJ•mol-1
则△H1=
(2)一定条件下,在容积为2 L的密闭容器Q中充人a mol CO与6 molH2合成甲醇:CO(g) +2H2(g)⇌CH3OH(g)。测得平衡时混合气体中CH3OH的体积百分含量与温度、 压强之间的关系如图1所示,图2表示在一定温度下,H2的平衡转化率与反应开始时两种反应物的投料物质的量之比(用X表示)、压强之间的关系。
①压强相同时,温度为T1、T2时,反应达到平衡所需要的时间分别为t1、t2,则二者之间的相对大小为t1
②X=
③若a =2,b=4,则压强为p1、温度为了T1时该反应的平衡常数K=
④若在压强为P1、温度为T1时,向Q容器中同时加入等物质的量的CO、H2、CH3OH三种气体,则反应开始时,v(CH3OH)正
(3)甲醇燃料电池是一种具有高能量转化率的绿色电池,则用磷酸溶液作电解质时,负极的电极反应式为
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,是一种强还原剂,工业上可通过吸收大气污染物(含有SO2、NO等制取),同时还可得到NH4NO3产品,工艺流程图如下(Ce为铈元素):
请回答下列问题:
(1)装置I中可生成NaHSO3。常温下NaHSO3溶液呈酸性的原因是____________ 。
(2)装置II中酸性条件下,NO被Ce4+氧化为NO3- 时,氧化产物与还原产物的物质的量之比为______ 。
(3)装置III中阴极上的电极反应式为__________ 。若装置IV中NO2- 的浓度为11.5g·L-1要使1dm3该溶液中的NO2- 完全转化为NH4NO3,至少向装置IV中通入标准状况下的O2__________ L。
(4)Na2S2O4在空气中容易被氧化,其反应方程式可能为:
①2Na2S2O4+O2+2H2O=4NaHSO3;
②Na2S2O4+O2+H2O=NaHSO3+ NaHSO4。÷
请设计实验证明氧化时一定有反应②发生______________ 。
(5)SO2一空气质子交换膜燃料电池原理示意图如下:
质子的流动方向为____________ (“从A到B”或“从B到A”),负极的电极反应式为____________________ 。
请回答下列问题:
(1)装置I中可生成NaHSO3。常温下NaHSO3溶液呈酸性的原因是
(2)装置II中酸性条件下,NO被Ce4+氧化为NO3- 时,氧化产物与还原产物的物质的量之比为
(3)装置III中阴极上的电极反应式为
(4)Na2S2O4在空气中容易被氧化,其反应方程式可能为:
①2Na2S2O4+O2+2H2O=4NaHSO3;
②Na2S2O4+O2+H2O=NaHSO3+ NaHSO4。÷
请设计实验证明氧化时一定有反应②发生
(5)SO2一空气质子交换膜燃料电池原理示意图如下:
质子的流动方向为
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