(Ⅰ)甲醇燃料电池(DNFC)被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。(1)25℃、101 kPa时,1 mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量72
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(Ⅰ)甲醇燃料电池(DNFC)被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。(1)25℃、101 kPa时,1 mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量72
题型:不详
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(Ⅰ)甲醇燃料电池(DNFC)被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。
(1)25℃、101 kPa时,1 mol CH
3
OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51 kJ/mol,则甲醇燃烧的热化学方程式为:
。
(2)甲醇燃料电池的结构示意图如下。甲醇进入
极(填“正”或“负”),写出该极的电极反应式
。
(Ⅱ)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+PbO
2
+4H
+
+2SO
4
2
-
2PbSO
4
+2H
2
O,请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):
(1)放电时:正极的电极反应式是
电解液中H
2
SO
4
的浓度将变
;
(2)在完全放电耗尽PbO
2
和Pb时,若按右图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成
B电极上生成
。
答案
(Ⅰ)(1)CH
3
OH(l) + 3/2 O
2
(g)= CO
2
(g) + 2H
2
O(l) △H ="-726.51" kJ/mol
(2)负 CH
3
OH + H
2
O -6 e
-
= CO
2
+ 6 H
+
(Ⅱ)(1)PbO
2
+2e
-
+4H
+
+SO
4
2
-
=PbSO
4
+2H
2
O 小 (2)Pb PbO
2
解析
试题分析:(Ⅰ)(1)1molCH
3
OH完全燃烧生成稳定的氧化物为气态二氧化碳和液态水,放出热量726.51kJ/mol,以此书写热化学方程式;(2)甲醇燃料电池中,甲醇为负极,电解质为酸,甲醇失去电子生成二氧化碳;(Ⅱ)(1)电池总反应式为:Pb+PbO
2
+4H
+
+2SO
2-
4
2PbSO
4
+2H
2
O,写出电极反应为:负极电解反应:Pb-2e
-
+SO
4
2-
=PbSO
4
,正极电极反应:PbO
2
+2e
-
+4H
+
+SO
4
2-
=PbSO
4
+2H
2
O,放电时:正极的电极反应式是PbO
2
+2e
-
+4H
+
+2SO
4
2-
=PbSO
4
+2H
2
O;电解液中H
2
SO
4
的浓度将减少;当外电路通过1mol电子时,依据电子守恒计算理论上负极板的质量增加;(2)在完全放电耗尽PbO
2
和Pb时,电极上是析出的PbSO
4
,若按题右图连接B为阳极应是失去电子发生氧化反应,A为阴极是得到电子发生还原反应,实质是电解反应,B电极上发生反应为:PbSO
4
+2H
2
O-2e
-
=PbO
2
+4H
+
+2SO
4
2-
,A电极发生反应为:PbSO
4
=Pb-2e
-
+SO
4
2-
,所以A电极上生成Pb;B极生成PbO
2
,此时铅蓄电池的正负极的极性将对换。
举一反三
“温室效应”是哥本哈根气候变化大会研究的环境问题之一。CO
2
是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此,控制和治理CO
2
是解决“温室效应”的有效途径。
(1)下列措施中,有利于降低大气中CO
2
浓度的有
(填字母)。
A.采用节能技术,减少化石燃料的用量
B.鼓励乘坐公交车出行,倡导低碳生活
C.利用太阳能、风能等新型能源替代化石燃料
(2)一种途径是将CO
2
转化成有机物实现碳循环。如:
2CO
2
(g)+2H
2
O(l)=C
2
H
4
(g)+3O
2
(g) △H
l
="+1411.0" kJ/mol
2CO
2
(g)+3H
2
O(l)=C
2
H
5
OH(l)+3O
2
(g) △H
2
="+1366.8" kJ/mol
则由乙烯水化制乙醇的热化学方程式是
。
(3)在一定条件下,6H
2
(g)+2CO
2
(g)
CH
3
CH
2
OH(g)+3H
2
O(g)。
温度(K)
CO
2
转化率(%)
n(H
2
)/n(CO
2
)
500
600
700
800
1.5
45
33
20
12
2
60
43
28
15
3
83
62
37
22
根据上表中数据分析:
①温度一定时,提高氢碳比[
],CO
2
的转化率
(填“增大”“减小”或“不变”)。
②该反应的正反应为
(填“吸”或“放”)热反应。
(4)下图是乙醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图,则b处通入的是
(填“乙醇”或“氧气”),a处发生的电极反应是
。
题型:不详
难度:
|
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以下是一些物质的熔沸点数据(常压):
钾
钠
Na
2
CO
3
金刚石
石墨
熔点(℃)
63.65
97.8
851
3550
3850
沸点(℃)
774
882.9
1850(分解产生CO
2
)
----
4250
金属钠和CO
2
在常压、890℃发生如下反应:4 Na(g)+ 3CO
2
(g)
2 Na
2
CO
3
(l)
+ C(s,金刚石) △H=-1080.9kJ/mol
(1)若反应在10L密闭容器、常压下进行,温度由890℃升高到1860℃,若反应时间为10min, 金属钠的物质的量减少了0.2mol,则10min内CO
2
的平均反应速率为
。
(2)高压下有利于金刚石的制备,理由是
。
(3)由CO
2
(g)+ 4Na(g)=2Na
2
O(s)+ C(s,金刚石) △H=-357.5kJ/mol;则Na
2
O固体与C(金刚石)反应得到Na(g)和液态Na
2
CO
3
(l)的热化学方程式
。
(4)下图开关K接M时,石墨电极反应式为
。
(5)请运用原电池原理设计实验,验证Cu
2
+
、Ag
+
氧化性的强弱。
在方框内画出实验装置图,要求用烧杯和盐桥(在同一烧杯中,
电极与溶液含相同的金属元素),并标出外电路电子流向。
题型:不详
难度:
|
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氮是地球上含量丰富的一种元素,其单质及化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)一定温度下,在1L容积恒定的密闭容器中充入2 mol N
2
和8molH
2
并发生反应。10min达平衡,测得氨气的浓度为0.4 mol·L
-1
,此时氮气的转化率为________。若想提高氨气的产率,根据化学平衡移动原理,提出合理的建议______________(写出一条即可)。
(2)如图是1mol NO
2
(g)和1mol CO(g)反应生成lmol CO
2
(g)和1 mol NO(g)过程中能量变化示意图,请写出该反应的热化学方程式_____________________。
(3)在容积恒定的密闭容器中,进行如下反应:N
2
(g)+3H
2
(g)
2NH
3
(g)△H<0,其平衡常数K与温度T的关系如下表:
①该反应的平衡常数表达式:K=_____________;
②试判断K
1
__________K
2
(填写“>”“=”或“<”);
③NH
3
(g)燃烧的方程式为:4NH
3
(g)+7O
2
(g)=4NO
2
(g)+6H
2
O(l),已知:
①2H
2
(g)+O
2
(g)
2H
2
O(l) △H=-483.6 kJ/mol
②N
2
(g)+2O
2
(g)
2NO
2
(g) △H=+67.8 kJ/mol
③N
2
(g)+3H
2
(g)
2NH
3
(g) △H=-92.0 kJ/mol
请计算NH
3
(g)的燃烧热________kJ/mol。
题型:不详
难度:
|
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对大气污染物SO
2
、NO
x
进行研究具有重要环保意义。请回答下列问题:
(1)为减少SO
2
的排放,常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。
已知:H
2
(g)+
O
2
(g)=H
2
O(g) △H=-241.8kJ·mol
-1
C(s)+
O
2
(g)=CO(g) △H=-110.5kJ·mol
-1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式:
。
(2)已知汽缸中生成NO的反应为:N
2
(g)+O
2
(g)
2NO(g) △H
0,若1.0 mol空气含0.80 mol N
2
和0.20 mol O
2
,1300
o
C时在1.0 L密闭容器内经过5s反应达到平衡,测得NO为8.0×10
-4
mol。
①5s内该反应的平均速率ν(NO) =
(保留2位有效数字);在1300
o
C 时,该反应的平
衡常数表达式K=
。
②汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是
。
(3)汽车尾气中NO和CO的转化。当催化剂质量一定时,增大催化剂固体的表面积可提高化学反应速率。右图表示在其他条件不变时,反应2NO(g)+2CO(g)
2CO
2
(g)+N
2
(g) 中,NO的浓度
c(NO)随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。
①该反应的△H
0 (填“>”或“<”)。
②若催化剂的表面积S
1
>S
2
,在右图中画出c(NO) 在T
1
、S
2
条件下达到平衡过程中的变化曲线(并作相应标注)。
题型:不详
难度:
|
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能源是制约国家发展进程的因素之一。甲醇、二甲醚等被称为2 1世纪的绿色能源,工业上利用天然气为主要原料与二氧化碳、水蒸气在一定条件下制备合成气(CO、H
2
),再制成甲醇、二甲醚。
(1)工业上,可以分离合成气中的氢气,用于合成氨,常用醋酸二氨合亚铜
[Cu(NH
3
)
2
Ac]溶液(Ac=CH
3
COO
-
)(来吸收合成气中的一氧化碳,其反虚原理为:
[Cu(NH
3
)
2
Ac](aq)+CO+NH
3
[Cu(NH
3
)
3
]Ac•CO(aq)(△H<0)
常压下,将吸收一氧化碳的溶液处理重新获得[Cu(NH
3
)
2
]AC溶液的措施是
;
(2)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应a:CO
2
(g)+3H
2
(g)
CH
3
OH(g)+H
2
O(g) △H=-49.0kJ/mol
反应b:CO(g)+2H
2
(g)
CH
3
OH(g) △H<0
①对于反应a,某温度下,将4.0 mol CO
2
(g)和12.0 mol H
2
(g)充入容积为2L的密闭容器中,反应到达平衡时,测得甲醇蒸气的体积分数为30%,则该温度下反应的平衡常数为
;
②对于反应b,某温度下,将1.0mol CO(g)和2.0 mol H
2
(曲充入固定容积的密闭容器中,反应到达平衡时,改变温度和压强,平衡体系中CH
3
OH的物质的量分数变化情况如图所示,温度和压强的关系判断正确的是
;(填字母代号)
A.p
3
>p
2
,T
3
>T
2
B.p
2
>p
4
,T
4
>T
2
C.p
1
>p
3
,T
1
>T
3
D.p
1
>p
4
,T
2
>T
3
(3)CO可以合成二甲醚,二甲醚可以作为燃料电池的原料,化学反应原理为:
CO(g)+4H
2
(g)
CH
3
OCH
3
(g)+H
2
O(g) △H<0
①在恒容密闭容器里按体积比为1:4充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是
;
A.逆反应速率先增大后减小
B.正反应速率先增大后减小
C.反应物的体积百分含量减小
D.化学平衡常数K值增大
②写出二甲醚碱性燃料电池的负极电极反应式
;
③己知参与电极反应的电极材料单位质量放出电能的大小称为该电池的比能量。关于二甲醚碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池,下列说法正确的是
(填字母)
A.两种燃料互为同分异构体,分子式和摩尔质量相同,比能量相同
B.两种燃料所含共价键数目相同,断键时所需能量相同,比能量相同
C.两种燃料所含共价键类型不同,断键时所需能量不同,比能量不同
(4)已知l g二甲醚气体完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为31.63 kJ,请写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式
。
题型:不详
难度:
|
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