过氧化氢和臭氧都是常见的绿色氧化剂,在工业生产中有着重要的用途.(1)据报道以硼氢化合物NaBH4(B的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池,可用作通信卫

过氧化氢和臭氧都是常见的绿色氧化剂,在工业生产中有着重要的用途.(1)据报道以硼氢化合物NaBH4(B的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池,可用作通信卫

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过氧化氢和臭氧都是常见的绿色氧化剂,在工业生产中有着重要的用途.
魔方格

(1)据报道以硼氢化合物NaBH4(B的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池,可用作通信卫星电源.负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,其工作原理如图1所示.该电池放电时正极的电极反应式为:______;以MnO2做正极材料,可能是因为______.
(2)火箭发射常以液态肼(N2H4)为燃料,液态过氧化氢为助燃剂.
已知:N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534kJ•mol-1H2O2(l)=H2O(l)+1/2O2(g)△H=-98.64kJ•mol-1
H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ•mol-1反应N2H4(g)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) 的△H=______.
(3)O3可由臭氧发生器(原理如图2所示)电解稀硫酸制得.
①图中阴极为______(填“A”或“B”).
②若C处通入O2,则A极的电极反应式为:______.
③若C处不通入O2,D、E处分别收集到11.2L和有4.48L气体(标准状况下),则E处收集的气体中O3所占的体积分数为______
(忽略O3的分解).
(4)新型O3氧化技术对燃煤烟气中的NOx和SO2脱除效果显著,锅炉烟气中的NOx 95%以上是以NO形式存在的,可发生反应NO(g)+O3 (g)
催化剂
.
NO2(g)+O2(g).在一定条件下,将NO和O3通入绝热恒容密闭容器中发生上述反应,正反应速率随时间变化的示意图(如图3)所示.由图可得出的正确说法是______
a.反应在c点达到平衡状态
b.反应物浓度:b点小于c点
c.反应物的总能量低于生成物的总能量
d.△t1=△t2时,NO的转化率:a~b段小于b~c段.
答案
(1)原电池负极发生氧化反应,正极反应还原反应,由原电池工作原理图1可知,电极a为负极,电极b为正极,H2O2在正极放电生成OH-,电极反应式为H2O2+2e-=2OH-; MnO2对电极反应具有催化作用.
故答案为:H2O2+2e-=2OH-;MnO2对电极反应具有催化作用.
(2)已知:①N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534kJ•mol-1
②H2O2(l)=H2O(l)+1/2O2(g)△H=-98.64kJ•mol-1
③H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ•mol-1
由盖斯定律,①+②×2+③×3得N2H4(g)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)△H=-534kJ•mol-1+2×(-98.64kJ•mol-1)+2×44kJ•mol-1=-643.28kJ•mol-1
故答案为:-643.28kJ•mol-1
(3)①由图可知,B极生成O2、O3,B极反应氧化反应,电解池阳极发生氧化反应,故A为阴极.
故答案为:A.
②C处通入O2,O2发生还原反应,在酸性条件下生成水,电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O.
故答案为:O2+4H++4e-=2H2O.
③若C处不通入O2,实质为电解水,D处为氢气,物质的量为
11.2L
22.4L/mol
=0.5mol,E处为氧气、臭氧,物质的量共为
4.48L
22.4L/mol
=0.2mol,令臭氧的物质的量为xmol,根据电子转移守恒有0.5mol×2=xmol×3×2+(0.2mol-xmol)×2×2,解得x=0.1,所以E处收集的气体中O3所占的体积分数为
0.1mol
0.2mol
×100%=50%.
故答案为:50%.
(4)该反应反应前后气体的物质的量不变,容器体积不变,故体系压强恒定.绝热恒容密闭容器,体系温度随反应进行变化,随反应进行反应物的浓度降低,由图可知,c点以前正反应速率增大,说明正反应为放热反应,c点以后反应正反应速率降低,应是浓度影响比温度影响更大.图为正反应速率随时间变化,说明反应未到达平衡.
a.反应在c点前,温度对速率影响大,c点以后浓度减小对速率影响大,C点未达到平衡状态,故a错误;
b.反应为达平衡,b点在c点之前,浓度反应物浓度:b点大于c点,故b错误;
c.该反应为放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,故c错误;
d.a~b段反应速率小于b~c段反应速率,△t1=△t2时,b~c段反应的NO更多,故NO的转化率:a~b段小于b~c段,故d正确.
故选:d.
举一反三
已知反应:CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)△H=-41.2kJ/mol,生成的CO2与H2以不同的体积比混合时在合适条件下的反应可制得CH4
(1)850℃时在一体积为10L的恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O(g),CO和H2O(g)浓度变化如右图所示,下列说法正确的是______(填序号).
A.达到平衡时,反应体系最终会放出49.44kJ热量
B.第4min时,混合气体的平均相对分子质量不再变化,可判断已达到平衡
C.第6min时,若升高温度,反应平衡常数会增大
D.第8min时,若充入CO,会导致v(正)>v(逆),平衡向正反应方向移动
(2)850℃时,若在容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO、3.0mol H2O、1.0mol CO2和x mol H2.若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是______.
(3)如将H2 与CO2以4:1的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4.已知:
CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol
H2(g)+
1
2
O2(g)═H2O(l)△H2=-285.8kJ/mol
则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是______.
(4)熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,以CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极.负极反应式为______,正极反应式为______.为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定.为此电池工作时必须有部分A物质参加循环,则A物质的化学式是______.实验过程中,若通入了标准状况下空气448L(假设空气中O2体积分数为20%),则熔融盐燃料电池消耗标准状况下CH4______L.魔方格
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甲醇可作为燃料电池的原料.以CH4和H2O为原料,通过下列反应反应来制备甲醇.
魔方格

反应I:CH4 (g)+H2O (g)=CO (g)+3H2 (g)△H=+206.0kJ•mol-1
反应II:CO (g)+2H2 (g)=CH3OH (g)△H=-129.0kJ•mol-1
(1)CH3OH (g)和H2(g)反应生成CH4(g)与H2O(g)的热化学方程式为______.
(2)将1.0mol CH4和2.0mol H2O ( g )通入容积固定为10L的反应室,在一定条件下发生反应I,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图1.
①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示该反应的平均反应速率为______.
②100℃时反应I的平衡常数为______.
③可用来判断该反应达到平衡状态的标志有______.(填字母)
A.CO的含量保持不变                  
B.容器中CH4浓度与CO浓度相等
C.容器中混合气体的密度保持不变       
D.3V(CH4)=V(H2
(3)按照反应II来生成甲醇,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图2所示.下列说法正确的是______
A.温度:T1>T2>T3
B.正反应速率:ν(a)>ν(c); ν(b)>ν(d)
C.平衡常数:K(a)>K(c); K(b)=K(d)
D.平均摩尔质量:M(a)<M(c); M(b)>M(d)
(4)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法之一为:甲醇蒸汽重整法.该法中的一个主要反应为CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g),此反应能自发进行的原因是______.
(5)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化.实验室用图3装置模拟上述过程:
①写出阳极电极反应式______.
②写出除去甲醇的离子方程式______.
③若3图装置中的电源为甲醇-空气-KOH溶液的燃料电池,则电池负极的电极反应式为:______.
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已知:1u(s)+2H+(aq)═1u2+(aq)+H2(g)△H1
2H2O2(l)═2H2O(l)+O2(g)△H2
2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H4
则反应1u(s)+H2O2(l)+2H+(aq)=1u2+(aq)+2H2O(l)的△H是(   )
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A.△H=△H1+1/2△H2+1/2△H3B.△H=△H1+1/2△H2-1/2△H3
C.△H=△H1+2△H2+2△H3D.△H=2△H1+△H2+△H3
研究氮及其化合物具有重要意义.请回答下列问题:
(1)脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为:
2NH3(g)+N0(g)+N02(g)
催化剂



180℃
2N2(g)+3H20(g)△H<0,反应的氧化剂是______.
(2)已知NO2和N2O4可以相互转化:2N02(g)⇌N204(g)△H<0,现将一定量的混合气体通入一恒温密闭容器中反应,浓度随时间变化关系如图1所示.则图1中两条曲线X和Y,表示N2O4浓度变化的是______,b、c、d三点的化学反应速率大小关系是______;25min时,曲线发生图中变化,可采取的措施是______
(3)25℃时,将NH3溶于水得100mL0.1mol•L-1的氨水,测得pH=11,则该条件下,NH3•H2O的电离平衡常数Kb=______
(4)已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180kJ•mol-1
2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)△H=-112kJ•mol-1
2C(s)+O2(g)═2CO△H=-221kJ•mol-1
C(s)+O2(g)═CO2△H=-393kJ•mol-1
则反应4CO(g)+2NO2═4CO2(g)+N2(g)△H=______.
(5)用电化学法可获得N205.如图2装置中,阳极的电极反应式为:N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+,则该电解反应的化学方程式为______.
捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用.目前NH3和(NH42CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:
反应Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)⇌(NH42CO3(aq)△H1
反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)⇌(NH42HCO3(aq)△H2
反应Ⅲ:(NH42CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)⇌2(NH42HCO3(aq)△H3
请回答下列问题:
(1)△H3与△H1、△H2之间的关系是:△H3=______.
(2)为研究温度对(NH42CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH42CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度.然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下,保持其它初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测得CO2气体浓度,得到趋势图(见图1).则:
①△H3______0(填>、=或<).
②在T1~T2及T4~T5二个温度区间,容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势,其原因是______.
③反应Ⅲ在温度为T1时,溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示.当时间到达t1时,将该反应体系温度上升到T2,并维持该温度.请在图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线.

(3)利用反应Ⅲ捕获CO2,在(NH42CO3初始浓度和体积确定的情况下,提高CO2吸收量的措施有______(写出2个).
(4)下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是______.
A.NH4Cl B.Na2CO3 C.HOCH2CH2OH D.HOCH2CH2NH2