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1 . 原电池和电解池都能实现能量的转换。回答下列问题:
(1)银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电、放电过程可表示为2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O,电池的放电过程是___________ (填“①”或“②”),Ag2O电极发生的反应是___________ (填“氧化反应”或“还原反应”)。
(2)科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径,在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气制得燃料电池,此电池的正极发生的电极反应为___________ 。
(3) Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是___________ ,欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的___________ (填字母)。
A.NaOH B.Zn C.Fe D.NH3·H2O
(1)银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电、放电过程可表示为2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O,电池的放电过程是
(2)科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径,在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气制得燃料电池,此电池的正极发生的电极反应为
(3) Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是
A.NaOH B.Zn C.Fe D.NH3·H2O
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解题方法
2 . 以分子中只含一个碳原子的化合物为原料,用化工方法制造产品的化学体系总称为“一碳化学”。回答下列问题:
(1)CO(g)与H2O(g)在恒容密闭容器中反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。
①该反应的氧化剂是_______ (填化学式)。
②下列说法正确的是_______ (填字母)。
A.升高反应温度,可使CO完全转化
B.充入He,可加快反应速率
C.反应达到平衡后,反应速率为零
D.使用合适催化剂可以加快反应速率
③下列描述中能说明该反应达到平衡状态的是_______ 。
A.CO、H2和CO2三种物质的浓度相等
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D.单位时间内消耗2molH2的同时消耗2molCO
(2)在容积为2L的恒温密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的物质的量随时间的变化情况如下表。
①3~6min内,v(H2)=_______ 。
②第3min时_______ 第9min时(填“>”、“<”或“=”),第12min时,_______ (填“>”、“<”或“=”)
③求12min末时,混合气体中CH3OH的物质的量分数__________ 。(写出计算过程,要求列出三段式)【已知:B的物质的量分数=】
(3)CH3OH燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一,这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成。其中负极反应式为CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=+6H2O。则下列说法正确的是_______ (填序号)。
①电池放电时通入空气的电极为负极
②电池放电时,电解质溶液的碱性逐渐减弱
③电池放电时每消耗6.4gCH3OH转移1.2mol电子
(1)CO(g)与H2O(g)在恒容密闭容器中反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。
①该反应的氧化剂是
②下列说法正确的是
A.升高反应温度,可使CO完全转化
B.充入He,可加快反应速率
C.反应达到平衡后,反应速率为零
D.使用合适催化剂可以加快反应速率
③下列描述中能说明该反应达到平衡状态的是
A.CO、H2和CO2三种物质的浓度相等
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D.单位时间内消耗2molH2的同时消耗2molCO
(2)在容积为2L的恒温密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的物质的量随时间的变化情况如下表。
时间 | 0min | 3min | 6min | 9min | 12min |
n(CH3OH)/mol | 0 | 0.50 | a | 0.75 | 0.75 |
n(CO2)/mol | 1 | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.25 |
②第3min时
③求12min末时,混合气体中CH3OH的物质的量分数
(3)CH3OH燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一,这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成。其中负极反应式为CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=+6H2O。则下列说法正确的是
①电池放电时通入空气的电极为负极
②电池放电时,电解质溶液的碱性逐渐减弱
③电池放电时每消耗6.4gCH3OH转移1.2mol电子
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解题方法
3 . 是一种可再生的清洁能源,具有广阔的开发和应用前景:
I.以甲醇为原料制备氢气的一种原理如下:
i.
ii.
(1)已知:断裂分子中的化学键需要吸收的总能量如表所示:表中x=_______ /kJmol。
(2)向恒容密闭容器中充入,发生反应,体系中的平衡转化率与温度的关系如图甲所示,则T1℃时,体系的平衡压强与起始压强之比为___________ 。
(3)起始向恒容密闭容器中充入和,发生反应和反应,体系中的平衡体积分数与温度和压强的关系如图乙所示。
①随着温度升高,的值___________ (填“增大”“减小”或“不变”);
②由大到小的顺序为___________ 。
Ⅱ.某研究小组将新型高效的甲醇燃料电池作为电源,进行电解实验,工作原理如图所示:
(4)甲池燃料电池的负极反应式为___________ ;
(5)甲池中消耗(标准状况下),此时丙池中理论上最多产生___________ 沉淀,此时乙池中溶液中的物质的量___________ ,此时溶液的体积为,则溶液的___________ 。
I.以甲醇为原料制备氢气的一种原理如下:
i.
ii.
(1)已知:断裂分子中的化学键需要吸收的总能量如表所示:表中x=
分子 | CH3OH(g) | H2(g) | H2O(g) | CO2(g) |
能量kJ/mol | 2038 | 436 | 925 | x |
(2)向恒容密闭容器中充入,发生反应,体系中的平衡转化率与温度的关系如图甲所示,则T1℃时,体系的平衡压强与起始压强之比为
(3)起始向恒容密闭容器中充入和,发生反应和反应,体系中的平衡体积分数与温度和压强的关系如图乙所示。
①随着温度升高,的值
②由大到小的顺序为
Ⅱ.某研究小组将新型高效的甲醇燃料电池作为电源,进行电解实验,工作原理如图所示:
(4)甲池燃料电池的负极反应式为
(5)甲池中消耗(标准状况下),此时丙池中理论上最多产生
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4 . 二氧化碳的捕集和资源化利用是缓解温室效应的重要战略方向。
(1)CO2可用于制取纯碱。纯碱溶液呈碱性的原因是___________ (用离子方程式表示),溶液中离子浓度由大到小的顺序为___________ 。
(2)我国在二氧化碳催化加氢合成甲醇上取得了突破性进展,有关反应如下:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
①CO(g)和H2(g)合成甲醇的热化学方程式为___________ ;该反应达平衡后,若升高温度,平衡___________ 移动。
A.正向 B.逆向
②甲醇燃料电池工作原理如下图,下列有关叙述正确的是___________ 。
A.a导出的气体是O2
B.电池工作时,电子由甲电极经外电路流向乙电极
C.乙电极的反应式为
D.当外电路通过0.6 mol电子时,理论上消耗甲醇1.6 g
(3)将1 mol CO2和3 mol H2充入一恒容密闭容器中,同时发生了反应ⅰ和反应ⅱ,测得CO2的平衡转化率随温度、压强变化的情况如图所示。
①压强p1、p2、p3由小到大的顺序为___________ 。
②A点、M点的化学反应速率大小:___________ 。
A.小于 B.等于 C.大于
③温度高于543 K时,CO2平衡转化率随温度的升高而增大的原因是___________ 。
④图中M点对应的温度下,平衡体系中CH3OH的物质的量为0.15 mol,则CO的选择性为___________ 。(CO的选择性)。
(4)CO2可合成有机试剂DMF,用含金属铱(Ir)的化合物催化,反应机理如下图(其中L表示配体)。下列说法正确的是___________。
(5)催化CO2加氢合成乙酸在减少碳排放的同时还可以生产重要的化工原料。已知电离度,为一定浓度下电解质的摩尔电导率,为无限稀释时溶液的摩尔电导率,()。实验测得时,乙酸的。该条件下测定的乙酸的电离度为___________ %;乙酸的电离平衡常数为___________ (计算结果保留2位有效数字)。
(1)CO2可用于制取纯碱。纯碱溶液呈碱性的原因是
(2)我国在二氧化碳催化加氢合成甲醇上取得了突破性进展,有关反应如下:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
①CO(g)和H2(g)合成甲醇的热化学方程式为
A.正向 B.逆向
②甲醇燃料电池工作原理如下图,下列有关叙述正确的是
A.a导出的气体是O2
B.电池工作时,电子由甲电极经外电路流向乙电极
C.乙电极的反应式为
D.当外电路通过0.6 mol电子时,理论上消耗甲醇1.6 g
(3)将1 mol CO2和3 mol H2充入一恒容密闭容器中,同时发生了反应ⅰ和反应ⅱ,测得CO2的平衡转化率随温度、压强变化的情况如图所示。
①压强p1、p2、p3由小到大的顺序为
②A点、M点的化学反应速率大小:
A.小于 B.等于 C.大于
③温度高于543 K时,CO2平衡转化率随温度的升高而增大的原因是
④图中M点对应的温度下,平衡体系中CH3OH的物质的量为0.15 mol,则CO的选择性为
(4)CO2可合成有机试剂DMF,用含金属铱(Ir)的化合物催化,反应机理如下图(其中L表示配体)。下列说法正确的是___________。
A.CO2在反应中断裂极性键 |
B.总反应方程式为H2++CO2 +H2O |
C.配合物C中的配位键由Ir提供孤电子对 |
D.最后一步生成DMF的反应类型为氧化反应 |
(5)催化CO2加氢合成乙酸在减少碳排放的同时还可以生产重要的化工原料。已知电离度,为一定浓度下电解质的摩尔电导率,为无限稀释时溶液的摩尔电导率,()。实验测得时,乙酸的。该条件下测定的乙酸的电离度为
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解题方法
5 . 以煤为原料可合成一系列燃料.
(1)已知:①
②
请写出甲醇燃烧生成的热化学方程式____________________ ;
(2)向密闭容器中加入,在适当的催化剂作用下,发生反应:
①该反应能否____________ 自发进行(填“能”、“不能”或“无法判断”);
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是____________ .
a.混合气体的平均相对分子质量保持不变 b.和的转化率相等
c.和的体积分数保持不变 d.混合气体的密度保持不变
e.生成的同时有键断裂
(3)在一定条件下,某反应过程部分数据如下表:
①内,用表示的化学反应速率____________ 。
②达到平衡时,该反应的平衡常数____________ (用分数表示),平衡时的转化率是____________ .
③在其它条件不变的情况下,若时改变温度为,此时的物质的量为,则____________ (填“>”、“<”或“=”)。在其他条件不变的情况下,若时向容器中再充入和,则平衡____________ 移动(填“正向”、“逆向”或“不”).
(4)用甲醇作为燃料电池的原料,请写出在碱性介质中电池负极反应式____________ .
(1)已知:①
②
请写出甲醇燃烧生成的热化学方程式
(2)向密闭容器中加入,在适当的催化剂作用下,发生反应:
①该反应能否
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是
a.混合气体的平均相对分子质量保持不变 b.和的转化率相等
c.和的体积分数保持不变 d.混合气体的密度保持不变
e.生成的同时有键断裂
(3)在一定条件下,某反应过程部分数据如下表:
反应条件 | 反应时间 | ||||
恒温恒容 | 2 | 6 | 0 | 0 | |
4.5 | |||||
1 | |||||
1 |
②达到平衡时,该反应的平衡常数
③在其它条件不变的情况下,若时改变温度为,此时的物质的量为,则
(4)用甲醇作为燃料电池的原料,请写出在碱性介质中电池负极反应式
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6 . “碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一。
Ⅰ.还原是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
请回答:
(1)有利于提高平衡转化率的条件是________。
(2)反应的________ 。
(3)恒压、750℃时,和按物质的量之比1:3投料,反应经如下流程(主要产物已标出)可实现高效转化。下列说法正确的是________。
Ⅱ.二氧化碳加氢制甲醇是研究的另一热点,其总反应可表示为:
反应1:,该反应一般认为通过如下步骤来实现:
反应2:
反应3:
(4)反应2的________。
(5)若反应2为慢反应,请在如图中画出上述两步反应能量变化的示意图________ 。(6)不同压强下按照投料,实验测定的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是____________________ 。(7)写出甲醇燃料电池碱性条件下的负极反应式__________________ 。
Ⅰ.还原是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
请回答:
(1)有利于提高平衡转化率的条件是________。
A.低温低压 | B.低温高压 | C.高温低压 | D.高温高压 |
(2)反应的
(3)恒压、750℃时,和按物质的量之比1:3投料,反应经如下流程(主要产物已标出)可实现高效转化。下列说法正确的是________。
A.可循环利用,不可循环利用 |
B.过程ⅱ,吸收可促使氧化的平衡正移 |
C.过程ⅱ产生的最终未被吸收,在过程ⅲ被排出 |
D.相比于反应 ,该流程的总反应还原需吸收的能量更多 |
Ⅱ.二氧化碳加氢制甲醇是研究的另一热点,其总反应可表示为:
反应1:,该反应一般认为通过如下步骤来实现:
反应2:
反应3:
(4)反应2的________。
A.大于0 | B.小于0 | C.等于0 | D.无法判断 |
(5)若反应2为慢反应,请在如图中画出上述两步反应能量变化的示意图
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解题方法
7 . CH3OH是一种绿色燃料,工业上制备CH3OH发生如下反应:
反应1:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.5kJ/mol
反应2:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ/mol
(1)n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合气体发生反应1和反应2,恒压分别为1MPa、3MPa、5MPa下反应达到平衡时CO2的转化率(α)(曲线a、b、c)以及3MPa时生成CH3OH、CO选择性(S)的变化如图所示(选择性为目标产物在总产物中的比率)。①随着温度升高,a、b、c三条曲线接近重合的原因是___________ 。
②250℃时,反应2的平衡常数K=___________ 。
(2)恒压下,n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合气体以一定流速通入分子筛膜反应器(如图所示),反应相同时间,测得甲醇选择性随温度的变化如图所示。①随温度升高,平衡时CH3OH选择性降低的原因是___________ 。
②温度相同时,CH3OH选择性的实验值高于平衡值,其原因可能是___________ 。
③分子筛膜反应器可提高CO2转化率的原因是___________ 。
(3)某甲醇燃料电池的工作原理如图所示。负极的电极反应式为___________ 。
反应1:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.5kJ/mol
反应2:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ/mol
(1)n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合气体发生反应1和反应2,恒压分别为1MPa、3MPa、5MPa下反应达到平衡时CO2的转化率(α)(曲线a、b、c)以及3MPa时生成CH3OH、CO选择性(S)的变化如图所示(选择性为目标产物在总产物中的比率)。①随着温度升高,a、b、c三条曲线接近重合的原因是
②250℃时,反应2的平衡常数K=
(2)恒压下,n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合气体以一定流速通入分子筛膜反应器(如图所示),反应相同时间,测得甲醇选择性随温度的变化如图所示。①随温度升高,平衡时CH3OH选择性降低的原因是
②温度相同时,CH3OH选择性的实验值高于平衡值,其原因可能是
③分子筛膜反应器可提高CO2转化率的原因是
(3)某甲醇燃料电池的工作原理如图所示。负极的电极反应式为
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解题方法
8 . I.碰撞理论指出,一定温度下,气体的平均能量一定,但每个气体分子的能量大小不同。
(1)通常把具有足够能量,能够发生___________的分子称为活化分子。
(2)标况下,恒容密闭容器内不同分子的能量与数目的分布情况如下图表示,其中阴影部分代表活化分子:
若升高温度,图像将最有可能变成(选填下图中的序号,下同)___________ ;若再继续充入适量气体,图像将最有可能变成___________ 。
A. B. C.
Ⅱ.甲醇除了可以用作燃料外,还可以用于燃料电池中。燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
(3)标况下﹐液态甲醇的燃烧热为-727。请写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:___________ 。
(4)在甲醇燃料电池中,将甲醇和空气分别通入两个电极,电解质溶液为KOH溶液,则负极的电极反应式为:___________ 。
(1)通常把具有足够能量,能够发生___________的分子称为活化分子。
A.真实碰撞 | B.活化碰撞 | C.有效碰撞 | D.连续碰撞 |
(2)标况下,恒容密闭容器内不同分子的能量与数目的分布情况如下图表示,其中阴影部分代表活化分子:
若升高温度,图像将最有可能变成(选填下图中的序号,下同)
A. B. C.
Ⅱ.甲醇除了可以用作燃料外,还可以用于燃料电池中。燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
(3)标况下﹐液态甲醇的燃烧热为-727。请写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:
(4)在甲醇燃料电池中,将甲醇和空气分别通入两个电极,电解质溶液为KOH溶液,则负极的电极反应式为:
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9 . “绿水青山就是金山银山。”研究如何将NO2、NO、CO、SO2等大气污染物转化为能参与大气循环的物质,对建设美丽中国具有重要意义。
(1)可在一定条件下转化为。已知:
甲醇是一种重要的化工原料,也可以直接用作燃料。试写出在氧气中完全燃烧生成和的热化学方程式:___________ 。
(2)科研人员研发出一种由强碱溶液作电解质溶液的新型甲醇手机电池,充满电后手机可连续使用一个月,则放电时,甲醇在___________ (填“正”或“负”)极发生反应,其电极反应式为___________ 。
(3)可在一定条件下转化为。向密闭容器中通入和,在适合的催化剂和温度下,发生反应 ,保持容器容积一直不变,时,反应达到平衡状态,时改变温度为,时反应再次达到平衡状态,部分数据如下表:
①时反应达到平衡,此时的转化率为___________ ;化学平衡常数___________
②___________ (填“>”“<”或“=”);理由___________
③温度下,既能增大反应速率又能提高平䘖转化率的措施有___________ (填一种)。
④恒温恒容时,可以判断反应达到平衡状态的有___________ (填标号)。
A.
B.容器内混合气体的压强不再改变
C.和的转化率的比值保持不变
D.容器内混合气体的平均相对分子质量不变
(1)可在一定条件下转化为。已知:
甲醇是一种重要的化工原料,也可以直接用作燃料。试写出在氧气中完全燃烧生成和的热化学方程式:
(2)科研人员研发出一种由强碱溶液作电解质溶液的新型甲醇手机电池,充满电后手机可连续使用一个月,则放电时,甲醇在
(3)可在一定条件下转化为。向密闭容器中通入和,在适合的催化剂和温度下,发生反应 ,保持容器容积一直不变,时,反应达到平衡状态,时改变温度为,时反应再次达到平衡状态,部分数据如下表:
反应时间 | |||
2 | 4 | 0 | |
1 | |||
0.2 |
②
③温度下,既能增大反应速率又能提高平䘖转化率的措施有
④恒温恒容时,可以判断反应达到平衡状态的有
A.
B.容器内混合气体的压强不再改变
C.和的转化率的比值保持不变
D.容器内混合气体的平均相对分子质量不变
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10 . 甲醇是一种理想的储氢载体,我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料舍成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该计划利用太阳能电解水产生氢气,然后将二氧化碳与氢气转化为甲醇,以实现碳中和的目的。生产甲醇过程主要发生以下反应:
①
②
③
(1)反应③活化能(正)___________ (逆)(填“>”、“<”或“=”),该反应在___________ (填“高温”或“低温”)条件下自发进行。
(2)当只发生以上反应时,单位时间内反应物投料与转化率、产率之间关系如下表:
根据资料,氢气12000元/吨,二氧化碳1200元/吨,甲醇的选择率=甲醇的产率/二氧化碳转化率。若单纯从选择率角度看,上表中氢气与二氧化碳的最佳投料比应为___________ (填字母);若从碳中和的目的及原料成本因素考虑,实际生产中氢气与二氧化碳的最佳投料比应接近___________ (填字母)。
A.2∶1 B.3∶1 C.5∶1 D.7∶1
(3)工业生产对催化剂进行选择的时候,除了要考虑催化剂的效率以外,催化剂的稳定性也是很重要的参考条件,一般工业生产所用催化剂更换间隔为半年到一年,请根据下图信息,选出最适合的催化剂___________。
(4)在恒温密闭容器中,往容器中注入一定量和发生以上反应,若反应达到平衡时和浓度相等,则平衡时的的浓度=___________ 。
(5)通过设计燃料电池(图1),可以将甲醇中蕴藏的能量释放出来,酸性电解质溶液中,甲醇在电极上反应,产生碳氧化物。
请写出燃料电池负极反应方程式___________ 。
①
②
③
(1)反应③活化能(正)
(2)当只发生以上反应时,单位时间内反应物投料与转化率、产率之间关系如下表:
转化率% | 11.6 | 13.7 | 15.9 | 18.7 |
产率% | 3.0 | 4.1 | 5.3 | 6.9 |
A.2∶1 B.3∶1 C.5∶1 D.7∶1
(3)工业生产对催化剂进行选择的时候,除了要考虑催化剂的效率以外,催化剂的稳定性也是很重要的参考条件,一般工业生产所用催化剂更换间隔为半年到一年,请根据下图信息,选出最适合的催化剂___________。
A. | B. | C. | D. |
(4)在恒温密闭容器中,往容器中注入一定量和发生以上反应,若反应达到平衡时和浓度相等,则平衡时的的浓度=
(5)通过设计燃料电池(图1),可以将甲醇中蕴藏的能量释放出来,酸性电解质溶液中,甲醇在电极上反应,产生碳氧化物。
请写出燃料电池负极反应方程式
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