(14分)CO2是一种主要的温室气体,研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。(1)金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图所示。①在通常状况下,金刚石
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(14分)CO2是一种主要的温室气体,研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。 (1)金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图所示。
①在通常状况下,金刚石和石墨中, (填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的燃烧热为 kJ·mol-1。 ②石墨与CO2反应生成CO的热化学方程式: 。 (2)采用电化学法可将CO2转化为甲烷。试写出以氢氧化钾水溶液作电解质时,该转化的电极反应方程式 。 (3)CO2为原料还可合成多种物质。工业上常以CO2(g) 与H2(g)为原料合成乙醇。 ①已知:H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol-1 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ·mol-1 2CO(g)+4H2 (g) CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H= -256.1kJ·mol-1。 则:2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(l) △H= 。 ②下图是一种以烟道气为原料合成乙醇的工作原理示意图。
对上述流程的分析,下列说法正确的是 。A.该流程至少包含4种形式的能量转化 | B.装置X中阴极反应为:2H2O-4e-=4H++O2↑ | C.合成塔中生成乙醇的反应是化合反应 | D.流程设计体现了绿色化学思想 | ③如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测。该电池负极的电极反应为 。
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答案
(1)①石墨 393.5 ② C(s、石墨)+CO2(g) =2CO(g) △H= +172.5kJ·mol-1 (2)CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-(3)① —305.7kJ·mol-1 ② AD ③ CH3CH2OH-4e-+H2O=4H++CH3COOH |
解析
试题分析:(1)①能量越低越稳定,图中石墨的能量低于金刚石;由图像可知石墨的燃烧热ΔH=ΔH2+ΔH3=-393.5 kJ·mol-1。②将反应C(s、石墨)+ O2(g) =CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1和2CO(g)+ O2(g) =2CO2(g) ΔH=-283.0×2kJ·mol-1相减即得:C(s、石墨)+CO2(g) =2CO(g) △H= +172.5kJ·mol-1。 (2)→得8e-,生成8个单位的负电荷,结合电解液是氢氧化钾水溶液,负电荷的离子是OH-。 (3)①由盖斯定律:Ⅲ-Ⅱ×2-Ⅰ×3可得ΔH= (-256.1kJ·mol-1)-(-41.2kJ·mol-1)×2-(+44kJ·mol-1)×3= —305.7kJ·mol-1;②A项 光能→电能、电能→化学能,热能→化学能,化学能→化学能,热能→动能,正确;B项 电解水阴极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑,错误;C项 合成塔中的反应方程式为: 6H2+2CO2=CH3CH2OH+3H2O ,错误;D项 产物是乙醇和水,无污染,正确。 ③由图可判断总反应式:CH3CH2OH+O2= CH3COOH+H2O,正极反应式:O2+4e-+4H+=2H2O,两式相减得负极反应式:CH3CH2OH-4e-+H2O=4H++CH3COOH |
举一反三
Ⅰ.恒温,容积为1 L恒容条件下,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图1所示(已知:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1),请回答下列问题:
(1)写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:______________________。 (2)ΔH2=__________kJ·mol-1。 Ⅱ.工业上常利用醋酸和乙醇合成有机溶剂乙酸乙酯: CH3COOH(l)+C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l)+H2O(l) ΔH=-8.62 kJ·mol-1 已知CH3COOH、C2H5OH和CH3COOC2H5的沸点依次为118 ℃、78 ℃和77 ℃。在其他条件相同时,某研究小组进行了多次实验,实验结果如图所示。
(1)该研究小组的实验目的是___________________________________。 (2)60 ℃下反应40 min与70 ℃下反应20 min相比,前者的平均反应速率________后者(填“小于”、“等于”或“大于”)。 (3)如图所示,反应时间为40 min、温度超过80 ℃时,乙酸乙酯产率下降的原因可能是_________________________________(写出两条)。 Ⅲ.煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。 已知:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表: 试回答下列问题: (1)在800 ℃发生上述反应,以表中的物质的量投入恒容反应器,其中向正反应方向移动的有________(选填“A、B、C、D、E”)。
| n(CO)
| n(H2O)
| n(H2)
| n(CO2)
| A
| 1
| 5
| 2
| 3
| B
| 2
| 2
| 1
| 1
| C
| 3
| 3
| 0
| 0
| D
| 0.5
| 2
| 1
| 1
| E
| 3
| 1
| 2
| 1
| (2)已知在一定温度下,C(s)+CO2(g) 2CO(g)平衡常数为K; ①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 平衡常数为K1; ②CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) 平衡常数为K2; 则K、K1、K2之间的关系是______________________________________。 |
如图所示是101kPa时,氢气在氯气中燃烧生成氯化氢气体的能量变化,则下列有关说法中不正确的是( )
A.此反应的热化学方程式为:H2(g)+Cl2(g) =2HCl(g) ΔH=+183kJ·mol-1 | B.2molHCl分子中的化学键形成时要释放862kJ能量 | C.1molH2中的化学键断裂时需要吸收436kJ能量 | D.此反应的热化学方程式为:1/2H2(g)+1/2Cl2(g) =HCl(g) ΔH=-91.5kJ·mol-1 |
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已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1 H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1 由此可知,在等温下蒸发36 g液态水需吸收的热量( )A.483.6 kJ | B.88 kJ | C.285.8 kJ | D.44 kJ |
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合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),反应过程的能量变化如图所示。已知N2(g)与H2(g)反应生成17 g NH3(g),放出46.1 kJ的热量。
请回答下列问题: (1)该反应通常用铁作催化剂,加催化剂会使图中E变_____(填“大”或“小”),E的大小对该反应的反应热有无影响?_ _。理由是_________ ; (2)图中ΔH=________kJ·mol-1; (3)起始充入2mol·L-1 N2和5.5 mol·L-1 H2,经过50 min,NH3的浓度为1mol·L-1, 则v(N2)=____________mol·L-1·min-1、C(H2)=______________mol·L-1; 已知NH3(g)= NH3 (l) ΔH=-QkJ·mol-1,书写N2(g)+3H2(g)=2NH3 (l)的热化学方程式 ________ 。 |
人们已经研制出以丙烷为燃料的新型燃料电池,电解质为熔融碳酸盐,电池总反应方程式为:C3H8+5O2=3CO2+4H2O。 (1)已知:2C3H8(g)+7O2(g)=6CO(g)+8H2O(l) C(s)+O2(g)=CO2(g) 2C(s)+O2(g)=2CO(g) 则反应C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(1)的△H___________________。. (2)该电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,则正极的电极反应式为_________________,电池工作时CO32—移向_____________极。 (3)用该电池电解1L 1 mol·L—1的AgNO3溶液,此电解池反应的化学方程式为______________________;当该电池消耗0.005molC3H8时,所得溶液的pH为__________(溶液体积变化忽略不计) |
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