13．（1）有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖1所示．合成氨用的氫氣可以甲烷為原料制得，請(qǐng)寫出CH4（g）與H2O（g）反應(yīng)生成CO（g）和H2（g）的熱化學(xué)方程式CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2 （g）△H=+161.1kJ•mol-1．

（2）液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小，無(wú)需氣體存儲(chǔ)裝置等優(yōu)點(diǎn)．一種以肼（N2H4）為燃料的電池裝置如圖2所示．該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KOH作為電解質(zhì)．回答有關(guān)問(wèn)題：
①電流從右側(cè)電極經(jīng)過(guò)負(fù)載后流向左側(cè)電極（填“左或右”）；
②負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O
③該燃料電池的離子交換膜需選用陰離子交換膜（填“陽(yáng)離子”或“陰離子”）
④常溫下，用該電池電解400mL的飽和硫酸銅溶液（電極為惰性電極），電極表面水的電離平衡右移動(dòng)（填“向左”“向右”或“不”）；當(dāng)消耗32mg液態(tài)肼時(shí)，電解后溶液的pH=2 （不考慮體積變化）．

分析 （1）依據(jù)圖象分析各個(gè)反應(yīng)過(guò)程中能量變化情況，寫出熱化學(xué)方程式，依據(jù)蓋斯定律計(jì)算CH4（g）與H2O（g）反應(yīng)生成CO（g）和H2（g）的反應(yīng)熱，據(jù)此寫出熱化學(xué)方程式；
（2）該燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，左側(cè)為負(fù)極，電極反應(yīng)式為：N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，右側(cè)為正極，電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-=4OH-，電池總反應(yīng)為：N2H4+O2=N2↑+2H2O，結(jié)合離子的移動(dòng)方向、電流的方向，電子守恒規(guī)律分析解答①②③；
④用惰性電極電極硫酸銅，陽(yáng)極上水電離產(chǎn)生的氫氧根離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，促進(jìn)水的電離；
串聯(lián)電路中電解池、原電池中各個(gè)電極上通過(guò)的電量相等，依據(jù)消耗32mg液態(tài)肼時(shí)，計(jì)算各個(gè)電極上轉(zhuǎn)移的電子的數(shù)目，依據(jù)電解池陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)4OH--4e-=2H2O+O2↑，計(jì)算消耗的氫氧根離子，進(jìn)而計(jì)算生成的氫離子的物質(zhì)的量和物質(zhì)的量濃度，依據(jù)pH計(jì)算公式求溶液pH值．

解答 解：（1）由圖象分析反應(yīng)過(guò)程都是能量降低的過(guò)程，說(shuō)明反應(yīng)是放熱反應(yīng)；反應(yīng)的熱化學(xué)方程式分別為：
①CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-846.3KJ/mol
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO2（g）△H=-282KJ/mol
③H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（g）△H=-241.8KJ/mol
由蓋斯定律①-③×3-②得到：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2 （g）△H=+161.1kJ•mol-1，
故答案為：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2 （g）△H=+161.1kJ•mol-1；
（2）①該燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，左側(cè)為負(fù)極，右側(cè)為正極，電流從正極出發(fā)經(jīng)過(guò)負(fù)載流向負(fù)極，
故答案為：右；左；
②負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，左側(cè)為負(fù)極，電極反應(yīng)式為：N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O；
故答案為：N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O；
③該原電池中，正極上生成氫氧根離子，所以離子交換膜要選取陰離子交換膜，
故答案為：陰離子；
④惰性電極電極硫酸銅溶液時(shí)，水中氫氧根離子在陽(yáng)極上放電，不斷消耗，促進(jìn)了水的電離，使水的電離平衡向右移動(dòng)；
依據(jù)N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O可知消耗32g肼轉(zhuǎn)移4mol電子，所以消耗32mg液態(tài)肼時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.004mol，電極池中4OH--4e-=2H2O+O2↑，轉(zhuǎn)移0.004mol電子，消耗0.004molOH-，同時(shí)生成0.004molH+，所以C（H+）=$\frac{0.004mol}{0.4L}$=0.01mol，溶液的pH=-lg[H+]=2；
故答案為：右；2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫、燃料電池、電解池工作原理，熟悉蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的方法和燃料電池、電解池工作原理是解題關(guān)鍵，注意有關(guān)電化學(xué)計(jì)算中電子守恒的應(yīng)用．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

3．枯茗醛天然存在于枯茗油、茴香等物質(zhì)中，可用來(lái)調(diào)配蔬菜、茴香等香型的食用香精．現(xiàn)由枯茗醛合成兔耳草醛，其傳統(tǒng)合成路線如下：

已知醛在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：
R-CH2-CHO+R′-CH2-CHO$\stackrel{一定條件}{→}$R-CH2-CHOH-CHR′-CHO$→_{-H_{2}O}^{△}$R-CH2-CH=CR′-CHO
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）寫出試劑X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH3CH2CHO．
（2）寫出有機(jī)物B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：；檢驗(yàn)B中的官能團(tuán)時(shí)，需先加入的試劑是新制氫氧化銅懸濁液；酸化后，再加入的試劑是溴水或高錳酸鉀溶液．
（3）寫出有機(jī)物C生成兔耳草醛的化學(xué)方程式：．
（4）以下是人們最新研究的兔耳草醛的合成路線，該路線原子利用率理論上可達(dá)100%：


試寫出D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：．D→兔耳草醛的反應(yīng)類型是加成反應(yīng)．
（5）芳香族化合物Y與枯茗醛互為同分異構(gòu)體，Y具有如下特征：
a．不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，可發(fā)生消去反應(yīng)；b．核磁共振氫譜顯示：Y消去反應(yīng)產(chǎn)物的環(huán)上只存在一種化學(xué)環(huán)境的氫原子；寫出Y可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：、．

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

4．同時(shí)加熱氯化鎂晶體（MgCl2•6H2O）和硫酸鎂晶體（MgSO4•7H2O）時(shí)，氯化鎂易發(fā)生水解反應(yīng)，其原因是（　�。�
A．硫酸鎂晶體分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)B．氯化鎂水解是熵增反應(yīng)
C．硫酸鎂晶體分解反應(yīng)是熵減反應(yīng)D．氯化鎂分解放熱比硫酸鎂少

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

1．已知在熱的堿性溶液中，Cl2發(fā)生如下反應(yīng)：Cl2+NaOH→NaCl+NaClO3+H2O（未配平）．請(qǐng)推測(cè)NaClO2在熱的堿性溶液中發(fā)生反應(yīng)的最終產(chǎn)物是（　�。�
A．NaCl、NaClOB．NaCl、NaClO3C．NaClO、NaClO3D．NaClO3、NaClO4

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

8．下列有關(guān)電解質(zhì)溶液的說(shuō)法中正確的是（　�。�
A．在蒸餾水中滴加濃H2SO4，KW不變
B．25℃時(shí)，在 c（H+）=$\sqrt{{K}_{W}}$的溶液中，大量存在Na+、S2-、NO3-、CO32-等離子
C．常溫，0.1mol•L-1的NaHSO3溶液的pH=6，則c（Na+）＞c（HSO3-）＞c（H+）＞c（SO32-）＞c（OH-）
D．NaCl溶液和CH3COONH4溶液均顯中性，兩溶液中水的電離程度相同

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

18．甲醇是一種可再生能源，又是一種重要的化工原料，具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景．
工業(yè)上可用如下方法合成甲醇：
方法一CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
方法二CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
（1）已知：①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566.0kJ•mol-1
③H2O（l）═H2O（g）△H=+44.0kJ•mol-1
則甲醇不完全燃燒生成CO和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ•mol-1．
（2）方法一生產(chǎn)甲醇是目前工業(yè)上常用的方法．在一定溫度下，向2L密閉容器中充入1molCO和2molH2，發(fā)生上述反應(yīng)，5分鐘反應(yīng)達(dá)平衡，此時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為80%．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①前5分鐘內(nèi)甲醇的平均反應(yīng)速率為0.08mol/（L•min）；已知該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的△H為＜（填“＞”、“＜”或“=”）0．
②在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=100．
③在圖甲方框的坐標(biāo)系中畫出甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化曲線．

（畫在答題紙上）
④關(guān)于上述反應(yīng)，下列敘述不正確的是A（填編號(hào)）．
A．達(dá)到平衡時(shí)，移走部分甲醇，平衡將向右移動(dòng)，正反應(yīng)速率加快
B．縮小容器的體積，平衡將向右移動(dòng)，c（CO）將變大
C．在相同的條件下，若使用甲催化劑能使正反應(yīng)速率加快105倍，使用乙催化劑能使逆反應(yīng)速率加快108倍，則應(yīng)該選用乙催化劑
D．若保持平衡時(shí)的溫度和壓強(qiáng)不變，再向容器中充入0.8molCO和0.6mol CH3OH，則此時(shí)v正＞v逆
（3）方法二生產(chǎn)甲醇應(yīng)更具前景，寫出方法二生產(chǎn)甲醇的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)減少二氧化碳的排放，有效控制溫室效應(yīng)．
（4）根據(jù)反應(yīng)2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g），可利用CH3OH生產(chǎn)CH3OCH3．
有人對(duì)甲醇脫水轉(zhuǎn)化為二甲醚過(guò)程從溫度、液體空速（在單位時(shí)間內(nèi)單位體積的催化劑表面通過(guò)的原料的量，空速越小，停留時(shí)間越長(zhǎng)，反應(yīng)程度越高，但處理能力越小）、壓力對(duì)甲醇的轉(zhuǎn)化率影響進(jìn)行研究，分別獲得圖乙2幅圖．
根據(jù)以上兩幅圖選擇不受空速影響的合適反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)320℃、0.2-0.6Mpa．
（5）根據(jù)文獻(xiàn)，甲醇生產(chǎn)二甲醚的轉(zhuǎn)化率可以根據(jù)冷凝的液相中的甲醇與水的相對(duì)百分含量來(lái)計(jì)算（忽略揮發(fā)到氣相的甲醇）．若以Cw表示冷凝液中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，CM表示冷凝液中甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則甲醇的轉(zhuǎn)化率xM=$\frac{32C{\;}_{W}}{32C{\;}_{W}+9C{\;}_{M}}$．

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

5．設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，下列說(shuō)法正確的是（　�。�
A．1 mol•L-1NaClO溶液中含有的ClO-數(shù)目為NA
B．常溫常壓下，11.2 L Cl2含氯原子數(shù)為NA
C．一定條件下，將1 mol N2和3 mol H2混合，充分反應(yīng)后轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6NA
D．6.4 g由S2、S4、S8組成的混合物含硫原子數(shù)為0.2 NA

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

2．一定條件下，固定容積的密閉容器中，CO和H2反應(yīng)生成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．如圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線．下列判斷正確的是（　�。�
A．T1＞T2，該反應(yīng)的△H＞0
B．加入催化劑可以提高CO的轉(zhuǎn)化率
C．T1時(shí)的平衡常數(shù)K1＞T2時(shí)的平衡常數(shù)K2
D．CO（g）+2H2（g）?CH3OH（1）的△H值將變大

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

3．電滲析法是一種利用A、B離子交換膜進(jìn)行海水淡化的方法，其原理如圖所示．已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-等離子，電極為惰性電極．下列敘述中正確的是（　�。�
A．是原電池裝置，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
B．是電解裝置，只發(fā)生物理變化
C．左右池中得到淡水
D．A膜是陰離子交換膜，B膜是陽(yáng)離子交換膜

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案