人類活動(dòng)產(chǎn)生的CO2長期積累,威脅到生態(tài)環(huán)境,其減排問題受到全世界關(guān)注。
(1)工業(yè)上常用高濃度的K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用電解法使K2CO3溶液再生,其裝置示意圖如下:
在陽極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)包括 和H ++ HCO3-=H2O+CO2↑。
簡述CO32-在陰極區(qū)再生的原理 。
(2)再生裝置中產(chǎn)生的CO2和H2在一定條件下反應(yīng)生成甲醇等產(chǎn)物,工業(yè)上利用該反應(yīng)合成甲醇。
已知:25 ℃,101 KPa下:
H2(g)+1/2 O2(g)=H2O(g) Δ H1=" -242" kJ/mol
CH3OH(g)+3/2 O2(g)=CO2 (g)+2 H2O(g) Δ H2=" -676" kJ/mol
寫出CO2和H2生成氣態(tài)甲醇等產(chǎn)物的熱化學(xué)方程式 。
下面表示合成甲醇的反應(yīng)的能量變化示意圖,其中正確的是 (填字母序號(hào))。
a b c d
(3)微生物燃料電池是一種利用微生物將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。已知某種甲醇
微生物燃料電池中,電解質(zhì)溶液為酸性,示意圖如下:
該電池外電路電子的流動(dòng)方向?yàn)?u> (填寫“從A到B”或“從B到A”)。
工作結(jié)束后,B電極室溶液的pH與工作前相比將 (填寫“增大”、“減小”或“不變”,溶液體積變化忽略不計(jì))。
A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應(yīng)式為 。
(1)①4OH--4e-=2H2O+O2↑(2分)
②答案1:HCO3 –存在電離平衡:HCO3 – H++CO32- (1分),陰極H+放電濃度減小平衡右移(1分)CO32-再生
答案2:陰極H+放電OH-濃度增大(1分),OH-與HCO3 –反應(yīng)生成CO32-(1分)CO32-再生
(2)①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H="-50" kJ/mol(2分) ② a(2分)
(3)①從A到B(1分) ②不變(1分)
③CH3OH+H2O - 6e-=6H++ CO2↑(2分)
解析試題分析:(1)①陽極上H2O電離出的OH?失電子,電極方程式為:4OH - - 4e-=2H2O+O2↑
②陰極上H+放電發(fā)生得電子反應(yīng):2H++2e?=H2↑,HCO3?存在電離平衡:HCO3?CO32?+H+,H+濃度減小,使HCO3?電離平衡向右移動(dòng),CO32?濃度增大而再生。
(2)①首先寫出CO2與H2反應(yīng)生成甲醇的化學(xué)方程式,并注明狀態(tài),然后根據(jù)蓋斯定律求?H=3?H1—?H2= -50 kJ?mol?1,所以熱化學(xué)方程式為:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H="-50" kJ?mol?1。
②該反應(yīng)為放熱反應(yīng),生成物為液態(tài),放出的熱量更多,所以a項(xiàng)圖像正確。
(3) ①甲醇失去電子,為電池的負(fù)極,所以該電池外電路電子的流動(dòng)方向?yàn)閺腁到B。
②B電極上O2得電子消耗H+,同時(shí)溶液中的H+移向B電極室,所以B電極室溶液的pH與工作前相比將不變。
③CH3OH失電子,生成CO2和H+,根據(jù)化合價(jià)變化和元素守恒配平方程式:CH3OH+H2O - 6e-=6H++ CO2↑
考點(diǎn):本題考查電解原理、原電池原理、方程式的書寫、平衡移動(dòng)、熱化學(xué)方程式的書寫。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
能源的開發(fā)利用與人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。
Ⅰ.已知:Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH1=a kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=b kJ·mol-1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH3=c kJ·mol-1
則C的燃燒熱ΔH=________ kJ·mol-1。
Ⅱ.(1)依據(jù)原電池的構(gòu)成原理,下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是________(填序號(hào))。
A.C(s)+CO2(g)=2CO(g)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)
D.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)
若以熔融的K2CO3與CO2為反應(yīng)的環(huán)境,依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池,請寫出該原電池的負(fù)極反應(yīng):______________________________________
_______________________________________________________________。
(2)某實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,開始他們將N2和H2混合氣體20 mol(體積比1∶1)充入5 L合成塔中,反應(yīng)前壓強(qiáng)為p0,反應(yīng)過程中壓強(qiáng)用p表示,反應(yīng)過程中與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。
請回答下列問題:
①反應(yīng)達(dá)平衡的標(biāo)志是(填字母代號(hào))________。
A.壓強(qiáng)保持不變
B.氣體密度保持不變
C.NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍
②0~2 min內(nèi),以c(N2)變化表示的平均反應(yīng)速率為________。
③欲提高N2的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有________。
A.向體系中按體積比1∶1再充入N2和H2
B.分離出NH3
C.升高溫度
D.充入氦氣使壓強(qiáng)增大
E.加入一定量的N2
(3)25 ℃時(shí),BaCO3和BaSO4的溶度積常數(shù)分別是8×10-9和1×10-10,某含有BaCO3沉淀的懸濁液中,c(CO32—)=0.2 mol·L-1,如果加入等體積的Na2SO4溶液,若要產(chǎn)生BaSO4沉淀,加入Na2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度最小是________ mol·L-1。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
工業(yè)上常利用CO和H2合成可再生能源甲醇。
(1)已知CO(g)、CH3OH(l)的燃燒熱分別為283.0 kJ·mol-1和726.5 kJ·mol-1,則CH3OH(l)不完全燃燒生成CO(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式為 。
(2)合成甲醇的方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH <0。
在230 ℃?270 ℃最為有利。為研究合成氣最合適的起始組成比n(H2):n(CO),分別在230 ℃、250 ℃和270 ℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下左圖所示。其中270 ℃的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所對應(yīng)的曲線是_____(填字母);當(dāng)曲線X、Y、Z對應(yīng)的投料比達(dá)到相同的CO平衡轉(zhuǎn)化率時(shí),對應(yīng)的反應(yīng)溫度與投較比的關(guān)系是 。
(3)當(dāng)投料比為1∶1,溫度為230 ℃,平衡混合氣體中,CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為 (保留1位小數(shù));平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
對大氣污染物SO2、NOx進(jìn)行研究具有重要環(huán)保意義。請回答下列問題:
(1)為減少SO2的排放,常采取的措施是將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料。
已知:H2(g)+O2(g)=H2 O(g) △H=-241.8kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ·mol-1
寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: 。
(2)已知汽缸中生成NO的反應(yīng)為:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H0,若1.0 mol空氣含0.80 mol N2和0.20 mol O2,1300oC時(shí)在1.0 L密閉容器內(nèi)經(jīng)過5s反應(yīng)達(dá)到平衡,測得NO為8.0×10-4 mol。
①5s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率ν(NO) = (保留2位有效數(shù)字);在1300oC 時(shí),該反應(yīng)的平
衡常數(shù)表達(dá)式K= 。
②汽車啟動(dòng)后,汽缸溫度越高,單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大,原因是 。
(3)汽車尾氣中NO和CO的轉(zhuǎn)化。當(dāng)催化劑質(zhì)量一定時(shí),增大催化劑固體的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。右圖表示在其他條件不變時(shí),反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) 中,NO的濃度
c(NO)隨溫度(T)、催化劑表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線。
①該反應(yīng)的△H 0 (填“>”或“<”)。
②若催化劑的表面積S1>S2,在右圖中畫出c(NO) 在T1、S2條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線(并作相應(yīng)標(biāo)注)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。
(1)工業(yè)合成氨時(shí),合成塔中每產(chǎn)生1 mol NH3,放出46.1 kJ的熱量。
① 工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式是 。
② 已知:
N2 (g)2N (g)
H2 (g)2H (g)
則斷開1 mol N-H鍵所需的能量是_______kJ。
(2)下表是當(dāng)反應(yīng)器中按n(N2):n(H2)=1:3投料后,在200℃、400℃、600℃下,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),混合物中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的變化曲線。
① 曲線a對應(yīng)的溫度是 。
② 關(guān)于工業(yè)合成氨的反應(yīng),下列敘述正確的是 (填字母)。
A. 及時(shí)分離出NH3可以提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率
B. 加催化劑能加快反應(yīng)速率且提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率
C. 上圖中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K(M)=" K(Q)" >K(N)
③ M點(diǎn)對應(yīng)的H2轉(zhuǎn)化率是 。
(3)氨是一種潛在的清潔能源,可用作堿性燃料電池的燃料。電池的總反應(yīng)為:
4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(g)。
則該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式是 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
I.已知:反應(yīng)
請回答:
反應(yīng)生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式__________________________
II.實(shí)施以減少能源浪費(fèi)和降低廢氣排放為基本內(nèi)容的節(jié)能減排政策,是應(yīng)對全球氣候問題、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇。化工業(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求。試運(yùn)用所學(xué)知識(shí),解決下列問題:
(1)已知某反應(yīng)的平衡表達(dá)式為:
它所對應(yīng)的化學(xué)方程式為:_________________________________________________
(2)已知在400℃時(shí),反應(yīng)=0.5,則400℃時(shí),在0.5L的反應(yīng)容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng),一段時(shí)間后,測得N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol,則此時(shí)反應(yīng)____________(填:>、<、=、不能確定);
欲使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快,同時(shí)使平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)增加,
可采取的正確措施是____________(填序號(hào))
A.加催化劑 B.升高溫度 C.縮小體積增大壓強(qiáng) D.使氨氣液化移走
(3)在一定體積的密閉容器中,進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng):,其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表:
請完成下列問題:
①判斷該反應(yīng)的___________0(填“>”或“<”)
②在一定條件下,能判斷該反應(yīng)一定達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的是___________(填序號(hào))。
A. B.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
C.A和B的轉(zhuǎn)化率相等 D.混合氣體的密度保持不變
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
(1)請回答下列問題:
①已知:①CO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g) △H= -283.0kJ·mol-1
②CH3OH(l) + 3/2O2(g) = CO2(g)+2H2O(l) △H= -726.5kJ·mol-1
請寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式:____________________________________________________________________;
②已知拆開1molH-H鍵、1molCl-Cl鍵、1molH—Cl鍵分別需要的能量是436kJ、243kJ、432kJ,則反應(yīng)則反應(yīng):H2(g)+ Cl2(g)=2HCl (g) 的△H= 。
(2)已知25℃、101 kPa下,稀的強(qiáng)酸與稀的強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的中和熱為 -57.3 kJ/mol。
①則表示稀硫酸與稀燒堿溶液中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為: 。
②測定中和熱實(shí)驗(yàn)時(shí)所需的玻璃儀器有燒杯、量筒、 、 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問題,如何降低大氣中的CO2含量并加以開發(fā)利用,引起了各國的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng):
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),圖1表示該反應(yīng)過程中能量(單位為kJ·mol—1)的變化。
(1)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。
(2)關(guān)于該反應(yīng)的下列說法中,正確的是 。
A.△H>0,△S>0 B.△H>0,△S<0 C.△H<0,△S<0 D.△H<0,△S>0
(3)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為: 。
(4)溫度降低,平衡常數(shù)K (填“增大”、 “不變”或“減小”)。
(5)為探究反應(yīng)原理,現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):在體積為1 L的密閉容器中,充入1 molCO2和3 molH2,測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖2所示。從反應(yīng)開始到平衡,用氫氣濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v (H2)= 。
(6)下列措施中能使增大的有 。
A.升高溫度
B.加入催化劑
C.將H2O(g)從體系中分離
D.體積不變,充入He(g)使體系總壓強(qiáng)增大
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
已知H2(g)和CO(g)的燃燒熱△H分別為-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol。
則一氧化碳與液態(tài)水反應(yīng),生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為
________________________________________________________;
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