(13分)“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题
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(13分)“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。 (1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式: ___ C+ ___ KMnO4+ H2SO4 = ____CO2↑+ ____MnSO4 + ____K2SO4+ (2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下二组数据:
实验组
| 温度℃
| 起始量/mol
| 平衡量/mol
| 达到平衡所需时间/min
| CO
| H2O
| H2
| CO
| 1
| 650
| 4
| 2
| 1.6
| 2.4
| 6
| 2
| 900
| 2
| 1
| 0.4
| 1.6
| 3
| ①实验1中以v(CO2)表示的反应速率为 (保留小数点后二位数,下同)。 ②实验2条件下平衡常数K=_________,该反应为 (填“吸”或“放”)热反应。 (3)已知在常温常压下: ① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH =-1275.6 kJ/mol ② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH =-566.0 kJ/mol ③ H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44.0 kJ/mol 写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式: 。 ⑷某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如右图所示的电池装置。
①该电池负极的电极反应为: 。 ②该电池工作时,溶液中的OH-向______极移动。 |
答案
(1)5 C + 4KMnO4 + 6 H2SO4 = 5CO2↑+ 4MnSO4 + 2K2SO4+ 6H2O (2分) ⑵①0.13mol/(L·min) (2分) ②0.17(2分) 放(2分) (3)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g)ΔH=-709.6KJ/mol(2分)(答案错误) (4)①CH3OH+8OH— —6e-=CO32-+6 H2O(2分) ②负(1分) |
解析
本题为理论考查题,考查到氧化还原理论(配平)、化学平衡理论、热化学以及电化学相关知识和计算。(1)关键搞清楚化合价的变化情况:C从0→+4,升高4价,Mn从+7→+2,降低5价,取最小公倍数20进行配平。(2)v(CO2)= v(CO)==0.13 mol/(L·min),
| 第一组
| 第二组
|
| CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
| CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
| 始态mol
| 4.0
| 2.0
| 0
| 0
| 2.0
| 1.0
| 0
| 0
| 反应mol
| 1.6
| 1.6
| 1.6
| 1.6
| 0.4
| 0.4
| 0.4
| 0.4
| 终态mol
| 2.4
| 0.4
| 1.6
| 1.6
| 1.6
| 0.6
| 0.4
| 0.4
| 浓度 mol/L
| 1.2
| 0.2
| 0.8
| 0.8
| 0.8
| 0.3
| 0.2
| 0.2
| K1===2.67;K2===0.17;升高温度,K减小,说明平衡向逆向移动,逆向吸热。(3)运用盖斯定律进行解答,首先写出化学反应方程式④:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g);④=(①-②),ΔH=(-1275.6-(-566.0))=-354.8KJ/mol;(4)为燃料电池,燃料为负极,故甲醇发生反应,CH3OH+8OH--6e-=CO+6 H2O;原电池中阴离子向负极运动。 |
举一反三
(12分)甲醇作为新型汽车动力燃料,工业上可由CO和H2合成。该反应的热化学方程式: 该反应的原料CO和H2本身可作为燃料,它们的热化学方程式为:
某些化学键的键能数据如下表
请回答下列问题: (1)反应③中的ΔH3=________kJ/mol (2) CH3OH燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为 ,该反应的焓变=________kJ/mol (用含a、b的式子表示); (3) 若降低温度,反应①的化学平衡常数K值将________ (填“增大”、“减小”或“不变”); (4) 甲醇一空气电池是一种髙效、低污染质子交换腆燃料电池,电池总反应为。甲醉在催化剂作用下提供质子和电子。右图为该电池的示意图,则电极d上发生的电极反应式为________________。 |
已知X为碱金属元素,Y为ⅦA族元素,则X与Y形成的化合物中相邻原子间存在的相互作用是( )A.离子键 | B.极性共价键 | C.非极性共价键 | D.范德华力 |
|
(6分)通常把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能. 已知部分化学键的键能如下:
化学键
| N—H
| N—N
| O==O
| N≡N
| O—H
| 键能(kJ/mol)
| 386
| 167
| 498
| 946
| 460
| (1)发射神舟飞船的长征火箭用了肼(N2H4,气态)为燃料,若它在氧气(气态)中燃烧,生成N2(气态)和H2O(液态).1 mol肼完全燃烧时放出的热量为________ . (2)为了提高肼(N2H4)燃烧过程中释放的能量,常用二氧化氮作氧化剂代替氧气,这两者反应生成氮气和水蒸气.且: ①N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH1=+67.7 kJ/mol ②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534 kJ/mol 试写出肼和NO2完全反应的热化学方程式:____________________________________ (3)随着中国空间技术的发展,中俄于2009年携手探火星工程,寻找更高效的火箭推进剂也被提到了议事日程.在实验室我国科研人员应用电子计算机模拟出具有高能量的物质N60,它的结构与C60十分相似.已知N60分子中每个N原子均以氮氮键结合三个氮原子,且N60分子结构中每个氮原子均形成8个电子的稳定结构.试推测1个N60的结构含有________个N—N键. |
(8分)有下列物质:①Cl2 ②Na2O2 ③NaOH ④HCl ⑤H2O2 ⑥MgF2 ⑦NH4Cl (1)属于离子化合物是___________;属于共价化合物是___________; (2)只由离子键构成的物质是________; (3)只由极性键构成的物质是________;只由非极性键构成的物质是________; (4) 由极性键和非极性键构成的物质是______________; (5) 由离子键和极性键构成的物质是_____________; (6) 由离子键和非极性键构成的物质是________________。 |
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