(20分)能源是国民经济发展的重要基础,我国目前使用的能源主要是化石燃料。(1) 在25℃、101 kPa时,16 g CH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是
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(20分)能源是国民经济发展的重要基础,我国目前使用的能源主要是化石燃料。(1) 在25℃、101 kPa时,16 g CH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31 kJ,则CH4燃烧的热化学方程式为__________________________________________。 (2) 已知:C(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-437.3 kJ·mol-1 H2(g)+O2(g)===H2O(g);ΔH=-285.8 kJ·mol-1 CO(g)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-283.0 kJ·mol-1 则煤气化反应C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) 的焓变ΔH=_____________。 (3) 高炉炼铁是CO气体的重要用途之一,其基本反应为: FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH>0,已知在1100℃时,该反应的化学平衡常数K=0.263。 ① 温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K值__________(填“增大”、“减小”或“不变”); ② 1100℃时测得高炉中,c(CO2)=0.025mol·L-1,c(CO)="0.1" mol·L-1,则在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态____________(填“是”或“否”),其判断依据是______ ____________________________________________________________。 (4) 如下图所示组成闭合回路,其中,甲装置中CH4为负极,O2和CO2的混合气体为正极,稀土金属材料为电极,以熔融碳酸盐为电解质;乙装置中a、b为石墨,b极上有红色物质析出,CuSO4溶液的体积为200 mL。
① 甲装置中气体A为 (填“CH4”或“O2和CO2”),d极上的电极反应式为 _____________________________________。 ② 乙装置中a极上的电极反应式为__________________________________。 若在a极产生112mL(标准状况)气体,则甲装置中消耗CH4________ mL (标准状况),乙装置中所得溶液的pH=__________。(忽略电解前后溶液体积变化) ③ 如果乙中电极不变,将溶液换成饱和Na2SO4溶液,当阴极上有a mol气体生成时,同时有w g Na2SO4·10H2O晶体析出,若温度不变,剩余溶液中溶质的质量分数应为__________________________(用含w、a的表达式表示,不必化简)。 |
答案
(1) CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H= -890.31kJ·mol-1 (2分) (2) +131.5 kJ·mol-1 (2分) (3) ① 增大 (1分) ② 否 (1分) 因为Qc=c(CO2)/c(CO)=0.25<K=0.263 (2分) (4) ① CO2 (2分) O2+4e-+2CO2=2CO32- (2分) ② 4OH--4e- = O2↑+2H2O (2分) 56 (2分) 1 (2分) ③ (w×142/322)/( w+18a)×100% (2分) |
解析
本题为化学反应与能量综合考查题。(1)为热化学方程式的书写,需要注意问题有反应与计量系数的对应关系,物质状态,吸热与放热等,可以写出CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H= -890.31kJ·mol-1 ;(2)考查盖斯定律的应用。三个方程式依次编号为①②③,目标方程式等于①-②-③,故ΔH=-437.3-(-285.8)-(-283.0)=+131.5KJ/mol;(3)平衡常数只与温度有关,温度升高,平衡正向移动,故K增大,Q==0.25<K,故平衡平衡正向移动;(4)甲为燃料电池,乙为电解池,b有红色物质析出,发生Cu2++2e-=Cu,为阴极,故A为负极,通入CH4,d为正极电解质为熔融的碳酸盐,故有 O2+4e-+2CO2= CO;将CuSO4换成Na2SO4;阳极产生O2,阴极产生H2,amol,故电解水为amol,18ag,原来为饱和溶液,电解后还是饱和溶液。将wgNa2SO4·10H2O溶解在18ag水中同样为饱和溶液,故溶质的质量分数为×100%。 |
举一反三
(14分)碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。 (1)用CO2 和H2 合成CH3OH具有重要意义,既可以解决环境问题,还可解决能源危机。已知: + = + 2△H = -725.5 kJ·mol-1 2H2 (g)+O2(g) = 2H2O(l) △H = -565.6 kJ·mol-1, 请写出工业上用CO2 和H2 合成CH3OH(l)的热化学方程式: ; (2)一种新型燃料电池,一极通入空气,一极通入CH3OH(g),电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。则在该熔融电解质中,O2-向 (填“正”或“负”)极移动,电池负极电极反应为: ; (3)如图是一个电化学装置示意图。用CH3OH-空气燃料电池做此装置的电源。如果A是铂电极,B是石墨电极,C是CuSO4溶液,通电一段时间后,向所得溶液中加入8 g CuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度和pH.则电解过程中收集到标准状况下的气体体积为 ;
(4)常温下0.01 mol·L-1的氨水中 = 1×10- 6 ,则该溶液的pH为____,溶液中的溶质电离出的阳离子浓度约为 ;将 pH = 4的盐酸溶液V1 L与 0.01 mol·L-1氨水V2 L混合,若混合溶液pH = 7,则V1和V2的关系为:V1 V2(填“>”、“<”或“=”)。 |
下列说法正确的是A.常温下,向饱和Na2CO3溶液中加入少量BaSO4粉末,过滤,向洗净的沉淀中加稀盐酸,有气泡产生,则常温下Ksp (BaCO3)<Ksp (BaSO4) | B.常温下,向纯水中加入钠或氢氧化钠都能使水的电离平衡逆向移动,水的离子积不变 | C.常温下,反应4Fe(OH)2(s)+ O2(g) +2H2O(l) =4Fe(OH)3(s)的△H<0、△S<0 | D.铅蓄电池在工作过程中,负极质量减少,阳极质量增加 |
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(10分)Q、W、X、Y、Z是5种短周期元素,原子序数逐渐增大,Q与W组成的化合物是天然气的主要成分,W与Y、X与Y组成的化合物是机动车排出的大气污染物,Y和Z能形成原子个数比为1︰1和l︰2的两种离子化合物。 (1)W在元素周期表中的位置是 周期 族。 (2)工业合成XQ3是放热反应。下列措施中,既能加快反应速率,又能提高原料利用率是 。(填写序号)A.升高温度 | B.加入催化剂 | C.将XQ3及时分离出去 | D.增大反应体系的压强 | (3)2.24L(标准状况)XQ3被200 mL l mol/L QXY3溶液吸收后,所得溶液中离子浓度从大到小的顺序是 。(用离子符号表示) (4)WQ4Y与Y2的反应可将化学能转化为电能,其工作原理如右图所示,a极的电极反应是 。
(5)已知:W(s)+Y2(g)=WY2(g);H=-393.5kJ/mol WY(g)+Y2(g)=WY2(g);H=-238.0kJ/mol。则 24g W与一定量的Y2反应,放出热量362.5 kJ,所得产物成分及物质的量之比为 。 (6)X和Z组成的一种离子化合物,能与水反应生成两种碱,该反应的化学方程式为 。 |
(14分)美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如下图:
(1)此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应的平衡常数随温度的变化如下表: 从上表可以推断:此反应是 (填“吸”或“放”)热反应。在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入1mo1CO和2mo1H2O,则达到平衡后CO的转化率为 。 (2)在500℃,以下表的物质的量(按照CO、H2O、H2、CO2的顺序)投入恒容密闭容器中进行上述第II步反应,达到平衡后下列关系正确的是
实验编号
| 反应物投入量
| 平衡时H2浓度
| 吸收或放出的热量
| 反应物转化率
| A
| 1、1、0、0
| c1
| Q1
| α1[来源:]
| B
| 0、0、2、2
| c2
| Q2
| α2
| C
| 2、2、0、0
| c3
| Q3
| α3
| A.2c1= c2 =c3 B.2Q1=Q2=Q3 C.α1 =α2 =α3 D.α1 +α2 ="1" (3)在一个绝热等容容器中,不能判断此流程的第II步反应达到平衡的是 。 ①体系的压强不再发生变化 ②混合气体的密度不变 ③混合气体的平均相对分子质量不变 ④各组分的物质的量浓度不再改变 ⑤体系的温度不再发生变化 ⑥v(CO2)正=v(H2O)逆 (4)下图表示此流程的第II步反应,在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况:图中t2时刻发生改变的条件是 、 (写出两种)。若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍,在图中t4和t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线,并标明物质(假设各物质状态均保持不变)。 |
对于敞口容器中的化学反应Zn(s)+H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)+H2(g) ,下列叙述不正确的是
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