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(1)甲醇(CH3OH)是重要的能源物质,研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的...

(1)甲醇(CH3OH)是重要的能源物质,研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,在高温下它能传导O2-。电池工作时正极反应式为                   

若以该电池为电源,用石墨做电极电解100 mL含有如下离子的溶液。

离子

Cu2+

H+

Cl-

SO42-

c/mol·L-1

1

4

4

1

电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),阳极上收集到氧气标况下的体积为      L。

(2)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。实验室用右图装置模拟上述过程:

①写出阳极电极反应式                     

②除去甲醇的离子反应为                                        ,该过程中被氧化的元素是_____    ,当产生标准状况下2.24 L CO2时,共转移电子    mol。

 

(1)O2+4e-=2O2- 2.24L。(2)Co2+-e-=Co3+ 6Co3++CH3OH+H2O=CO2+6Co2++6H+ C 0.6 【解析】 试题分析:(1)燃料电池中电极的一极通过空气,另一个电极通入甲醇,根据原电池原理,正极是氧气得到电子生成氧离子,电极反应为O2+4e-=2O2- ,电解一段时间后,当两极收集到相同体积的气体时,100mL溶液中含有铜离子浓度为1mol/L,氢离子浓度为4mol/L,氯离子浓度为4mol/L,硫酸根离子浓度为1mol/L,阳极氯气和阴极氢气相同,设阳极产生的氧气物质的量为xmol,阴极上有应生成xmol的氢气,0.4摩尔氯离子转移0.4摩尔电子,生成0.2摩尔氯气,生成xmol氧气,转移电子4xmol,则阴极,0.1摩尔铜离子转移0.2摩尔电子,生成0.1摩尔铜,生成0.2+x摩尔氢气转移0.4+2x摩尔电子,则根据电子守恒,有0.4+4x=0.2+0.4+2x,x=0.1mol。则产生的氧气标况下体积为2.24L。(2)①通电后将Co2+氧化成Co3+,电解池中演技失去电子发生氧化反应,电极反应为Co2+-e-=Co3+ ②根据元素化合价变化分析,钴元素化合价降低1价被还原,碳元素从-2升高到+4,升高6价被氧化,所以钴离子与甲醇的比例为6:1,再根据原子守恒和电荷守恒书写离子反应为 6Co3++CH3OH+H2O=CO2+6Co2++6H+ 。反应中碳元素化合价升高,被氧化。反应中转移6个电子,所以当有0.1摩尔二氧化碳生成时转移电子为0.6摩尔。 考点:化学电源新型电池,电解原理  
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考点分析:
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全球气候变暖已经成为全世界人类面临的重大问题,温家宝总理在“哥本哈根会议”上承诺到2020年中国减排温室气体40%.

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(1)降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇.为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为2L的恒容密闭容器中,充入2mol CO2和6mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)满分5 manfen5.comCH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.0kJ/mol.测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图1所示.

①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=___mol/(L•min);

②氢气平衡时的物质的量浓度为___________;

③下列措施中能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是___________.

A.升高温度                             

B.充入He(g),使体系压强增大

C.将H2O(g)从体系中分离出去             

D.再充入1mol CO23mol H2

④当反应达到平衡时, H2的物质的量浓度为c1,然后向容器中再加入1mol CH3OH和1mol H2O,待反应再一次达到平衡后,H2的物质的量浓度为c2.则c1______c2的关系(填>、<、=).

(2)减少温室气体排放的关键是节能减排,大力开发利用燃料电池就可以实现这一目标.如图2所示甲烷燃料电池就是将电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定.将其插入KOH溶液从而达到吸收CO2的目的.请回答:

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①通入甲烷一极的电极反应式为___________;

②随着电池不断放电,电解质溶液的pH______(填“增大”、“减小”或“不变”).

③通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率___________(填“大于”、“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率.

 

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甲醇是重要的燃料,有广阔的应用前景:工业上一般以CO和为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)满分5 manfen5.com CH3OH(g)           △H1=﹣116kJ•mol﹣1

(1)下列措施中有利于增大该反应的反应速率且利于反应正向进行的是___________。

a.随时将CH3OH与反应混合物分离      b.降低反应温度

c.增大体系压强                     d.使用高效催化剂

(2)已知:CO(g)+满分5 manfen5.comO2(g)═CO2(g) △H2=﹣283kJ•mol﹣1

H2(g)+满分5 manfen5.comO2(g)═H2O(g) △H3=﹣242kJ•mol﹣1

则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为________________________。

(3)在容积为2L的恒容容器中,分别研究在三种不同温度下合成甲醇,右图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为2mol)与CO平衡转化率的关系.请回答:

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①在图中三条曲线,对应的温度由高到低的顺序是_________________。

②利用a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CH3OH(g)满分5 manfen5.comCO(g)+2H2(g)的平衡常数:K=_______________。

(4)恒温下,分别将1molCO和2molH2置于恒容容器I和恒压容器Ⅱ中(两容器起始容积相同),充分反应.

①达到平衡所需时间是I_________Ⅱ(填“>”、“<”或“=”,下同).达到平衡后,两容器中CH3OH的体积分数关系是I________Ⅱ。

②平衡时,测得容器I中的压强减小了30%,则该容器中CO的转化率为_______。

 

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(1)常温下将0.2mol/L HCl溶液与0.2mol/L MOH溶液等体积混合忽略混合后溶液体积的变化),测得混合溶液的pH=6,混合溶液中由水电离出的c(H+)_______0.2mol/LHCl溶液中由水电离出的c(H+)(“>”“<”、或“=”)

(2)常温下若将0.2mol/L MOH溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合,测得混合溶液的pH<7,则说明在相同条件下MOH的电离程度__________MCl的水解程度。(填“>”、“<”、或“=”)

(3)常温下若将0.1mol/L的HR溶液与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合,测得混合溶液的pH≠7,则混合溶液的pH_____________。(填“>7”、“<7”、或“无法确定”)

(4)用0.1000mol/L HCl溶液滴定未知浓度的NaOH溶液,重复三次的实验数据如下所示

实验序号

0.1032mol/L HCl溶液体积/mL

待测NaOH溶液体积/mL

1

27.83

25.00

2

26.53

25.00

3

27.85

25.00

①待测NaOH溶液的物质的量浓度为________________mol/L。(保留四位有效数字)

②下列情况可能引起测定结果偏高的是____________。

A.酸式滴定管未用标准盐酸溶液润洗   B.滴定前滴定管尖嘴中有一气泡,滴定后气泡消失了

C.锥形瓶未用待测液润洗             D.酸式滴定管滴定前平视读数,滴定后俯视读数

(5)滴定的方法有酸碱中和滴定、沉淀滴定、络合滴定等.沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂.已知一些银盐的颜色和Ksp(20℃)如下,测定水体中氯化物的含量,常用标准硝酸银溶液进行滴定.

化学式

AgCl

AgBr

AgI

Ag2S

Ag2CrO4

颜色

白色

浅黄色

黄色

黑色

红色

Ksp

1.8×10﹣10

5.0×10﹣13

8.3×10﹣17

2.0×10﹣48

1.8×10﹣10

滴定时,你认为该滴定适宜选用的指示剂是下列中的_________________。

A.KBr               B.KI                C.K2S               D.K2CrO4

 

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(1)已知N≡N、N﹣H、H﹣H的键能分别为946kJ•mol﹣1、390kJ•mol﹣1、436kJ•mol﹣1.试根据盖斯定律,写出合成氨反应的热化学方程式__________________________________________。

(2)在通常状况下,足量氢氧化钠的稀溶液与含溶质为1mol的稀硫酸完全反应时放出akJ的热量,写出该反应中和热的热化学方程式______________________________________________________。

(3)以镁和铝为电极,以NaOH作电解质溶液,构成原电池时,铝做负极,其电极反应式为__________;

与MnO2﹣Zn电池类似,K2FeO4﹣Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,在反应中还原产物为Fe(OH)3 ,则正极电极反应式为__________________________________________。

 

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一定温度下,在三个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)满分5 manfen5.comCH3OCH3(g)+H2O(g)

容器编号

温度(℃)

起始物质的量(mol)

平衡物质的量(mol)

CH3OH(g)

CH3OCH3(g)

H2O(g)

387

0.20

0.080

0.080

387

0.40

 

 

207

0.20

0.090

0.090

 

下列说法正确的是(  )

A.该反应的正方应为吸热反应

B.达到平衡时,容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小

C.容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长

D.若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol 和H2O 0.10 mol,则反应将向正反应方向进行

 

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