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甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。 (1)工业上一般以CO和H2为原料在密闭容...

甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。

(1)工业上一般以COH2为原料在密闭容器中合成甲醇:CO(g)2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.8 kJ·mol1。在容积为1 L的恒容容器中,分别研究在230 250 270 三种温度下合成甲醇的规律。下图是上述三种温度下H2CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)CO平衡转化率的关系,则曲线Z对应的温度是________;该温度下上述反应的化学平衡常数为________

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(2)下图是甲醇燃料电池工作的示意图,其中ABD均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时AB两极上产生的气体体积相同。

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I.甲中负极的电极反应式为_________          _______

II乙中反应的化学方程式为______              __          ________A极析出的气体在标准状况下的体积为________________

III.丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如下图,则图中②线表示的是________的变化;反应结束后,要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀,需要________ mL 5.0 mol·L1 NaOH溶液。

 

(1)270 ℃;4 (2)Ⅰ.CH3OH-6e-+8OH-===CO+6H2O Ⅱ. 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,2H2OO2↑+2H2↑;2.24 L III.Fe2+;280 【解析】 试题分析:(1)根据该反应为放热反应,温度越高CO的转化率越小,所以曲线Z为270℃, 由图象可知当270℃时,CO的转化率为50%,n(H2):n(CO)=1.5,则 CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) 起始(mol/L) 1 1.5 0 转化(mol/L) 0.5 1 0.5 平衡(mol/L) 0.5 0.5 0.5 K===4, 故答案为:270℃,4; (2)Ⅰ.甲醇燃料电池是原电池反应,甲醇在负极失电子发生氧化反应,电极反应为: CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O, 故答案为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O; Ⅱ.乙属于电解装置,A为阳极、B为阴极,开始时电解反应的化学方程式为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,一段时间后,当铜离子全部参加反应后,电解方程式为:2H2OO2↑+2H2↑;工作一段时间后,断开K,此时A、B两极上产生的气体体积相同,分析电极反应,B为阴极,溶液中铜离子析出,氢离子得到电子生成氢气,设生成气体物质的量为X,溶液中铜离子物质的量为0.1mol,电极反应为: Cu2++ 2e-=Cu, 0.1mol 0.2mol 2H++2e-=H2↑, 2x x A电极为阳极,溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气,电极反应为: 4OH--4e-=2H2O+O2↑, 4x x 根据得失电子守恒得到0.2+2x=4x, x=0.1mol 乙中A极析出的气体是氧气,物质的量为0.1mol,在标准状况下的体积为2.24L, 故答案为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,2H2OO2↑+2H2↑;2.24L; Ⅲ.根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量的变化,可知,铜离子从无增多,铁离子物质的量减小,亚铁离子增加,故①为Fe3+,②为Fe2+,③为Cu2+,由图可知电子转移为0.4mol,生成Cu2+物质的量为0.2mol,阴极电极反应Fe3++e-=Fe2+,反应结束后,溶液中有Fe2+为0.5mol,Cu2+为0.2mol,所以需要加入NaOH溶液0.5×2+0.2×2=1.4mol,所以所需NaOH溶液的体积为1.4/5=0.28L=280mL。 故答案为:Fe2+;280 考点:考查原电池和电解池的工作原理;电极反应式的书写;原电池的有关计算 【名师点睛】无论属于哪种类型的计算题目,思维模式首先考虑:“以物质的量为中心,依据质量守恒和电子守恒列关系式”。根据化学方程式的有关计算总体原则是:以物质的量为中心,依据质量守恒和电子守恒列关系式。根据化学方程式的计算,多以物质的量为核心,考查物质的量、阿伏伽德罗常数、物质的量浓度、物质的质量、摩尔质量、气体的体积、气体摩尔体积等相关物理量的转化关系,以及反应物的转化率或产物的产率的计算,同时还可以融入多种化学解题思想,比如极值法、差量法、守恒法、讨论法、特殊值法等,是历来高考的重点内容。(1)有关化合价计算题型:首先明确物质中各元素的化合价,依据化合价代数和等于0列关系式;(2)有关化学方程式计算题型:一定要准确找出相关物质之间的计量数关系,如果有一种反应物过量,则应根据量少的反应物来进行计算;如果涉及多步反应,可以根据几个化学方程式找出有关物质的关系式进行计算,使计算简化;如果是离子反应,可以根据离子方程式进行计算;如果是氧化还原反应,也可以利用电子转移关系进行有关计算。  
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考点分析:
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800 ℃时,向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的COH2O维持恒温,发生反应CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g),反应过程中测定的部分数据见下表:

反应时间/min

0

2

4

6

n(CO)/mol

1.20

0.90

 

0.80

n(H2O)/mol

0.60

 

0.20

 

(1)反应在2 min内的平均速率为v(H2O)________

(2)800 时,化学平衡常数K的值为________

(3)保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20 mol H2O,与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)

(4)在恒温恒压密闭容器中通入COH2O1 mol发生该反应,当反应达到平衡后,维持温度与压强不变,t1时再通入各1 molCOH2O的混合气体,请在下图中画出正(v)、逆(v)反应速率在t1后随时间t变化的曲线图。

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请参考题中图表,已知E1134 kJ·mol1E2368 kJ·mol1,根据要求回答问题:

(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)1 mol CO(g)反应生成CO2NO过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1的变化是________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),ΔH的变化是________

(2)如表所示是部分化学键的键能参数:

化学键

PP

PO

O===O

P===O

键能/kJ·mol1

a

b

c

x

已知白磷的燃烧热为d kJ·mol1,白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示,则表中x___      _____ kJ·mol1(用含abcd的代表数式表示)

 

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25 ℃时,电离平衡常数:

化学式

CH3COOH

H2CO3

HClO

电离平衡常数

1.8×105

K1 4.3×107

K2 5.6×1011

3.0×108

回答下列问题:

(1)下列四种离子结合质子的能力由大到小的顺序是________________(填编号)

aCO32-  bClO-   cCH3COO-    dHCO3-

(2)下列反应不能发生的是__________      

ACO32- + CH3COOH  = CH3COO+  CO2   + H2O

BClO- + CH3COOH  = CH3COO-   + HClO

CCO32-  + HClO  = CO +  H2O  +  ClO-

D2 ClO- + CO2   + H2O = CO32-+ 2 HClO

(3)用蒸馏水稀释0.10 mol·L-1的醋酸,则下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是__________     

A.c(CH3COOH)/c(H+)         B.c(CH3COO-)/c(CH3COOH) 

C.c(H+)/ KW                 D.c(H+)/c(OH-)

(4)体积为10 mL pH2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1 000 mL,稀释过程pH变化 如图,则HX的电离平衡常数________(填“大于”、“等于”或“小于”)醋酸的平衡常数,稀释后,HX溶液中水电离出来的c(H)________醋酸溶液中水电离出来的c(H)(填“大于”、“等于”或“小于”)

 

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已知JLMRT是原子序数依次增大的短周期主族元素,JR在周期表中的相对位置如下表;J元素最低负化合价的绝对值与其原子最外层电子数相等;M是地壳中含量最多的金属元素。请回答下列问题:


 

J
 


 


 


 


 


 


 

R
 


 

 

 

(1)M的离子结构示意图为______________________________

(2)元素T在周期表中的位置是______________________________

(3)L的最简单气态氢化物甲的水溶液显碱性。

在微电子工业中,甲的水溶液可作刻蚀剂H2O2的清除剂,所发生反应的产物不污染环境,其化学方程式为________   ______________________

一定条件下,甲在固定体积的密闭容器中发生分解反应(ΔH>0)并达平衡后,仅改变下表中反应条件x,该平衡体系中随x递增y递减的是________(选填序号)

选项
 

a
 

b
 

c
 

d
 

x
 

温度
 

温度
 

加入H2的物质的量
 

加入甲的物质的量
 

y
 

甲的物质的量
 

平衡常数K
 

甲的转化率
 

生成物物质的量总和
 

 

(4)JR形成的液态化合物JR20.2 molO2中完全燃烧,生成两种气态氧化物,298 K时放出热量215 kJ。该反应的热化学方程式为_______________________________      

 

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利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法,已知CO(g)2H2(g) CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示,曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是 (  )

A.该反应的ΔH=+91 kJ·mol1

B.加入催化剂,该反应的ΔH变小

C.反应物的总能量小于生成物的总能量

D.如果该反应生成液态CH3OH,则ΔH减小

 

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