燃料电池是用CO.H2.CH4等可燃性气体跟氧气或空气起反应.将此反应的化学能转变为电能的装置.电解质溶液通常为KOH溶液.下列关于甲烷燃料电池说法不正确的是 A.负极反应式为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O B.正极反应式为:O2 +2H2O +4e- =4OH- C.随着不断放电.电解质溶液碱性不变 D.甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(2013?河西区一模)肼(N2H4)和氨是氮的两种常见化合物,在科学技术和生产中有广泛应用.请按要求回答下列问题:
(1)N2H4中N原子核外最外层达到8电子稳定结构.写出N2H4的结构式:

(2)实验室用两种固体制取NH3的反应化学方程式为
2NH4Cl+Ca(OH)2
  △  
.
 
CaCl2+2H2O+2NH3
2NH4Cl+Ca(OH)2
  △  
.
 
CaCl2+2H2O+2NH3

(3)NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4),该反应的化学方程式为
2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O
2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O

(4)肼一空气燃料电池是一种碱性环保电池,该电池放电时,负极的反应式为
N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O
N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O

(5)工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH22]反应的化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(l)+H2O(l),该反应的平衡常数和温度关系如下:
T/℃ 165 175 185 195
K 111.9 74.1 50.6 34.8
①焓变△H
0(填“>”、“<”或“=”).
②在一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比)
n(NH3)
n(CO2)
=x
,如图是氨碳比(x)与CO2平衡转化率(α)的关系.α随着x增大而增大的原因是
c(NH3)增大,平衡正向移动
c(NH3)增大,平衡正向移动
.图中A点处,NH3的平衡转化率为
42%
42%

(6)在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料,发生反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),测得甲容器中H2的平衡转化率为40%.
n(N2 n(H2 n(NH3
1mol 3mol 0mol
0.5mol 1.5mol 1mol
0mol 0mol 4mol
①判断乙容器中反应进行的方向是
逆向
逆向
(填“正向或“逆向”)移动.
②达平衡时,甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数大小顺序为
甲=乙=丙
甲=乙=丙

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碳及其化合物有广泛的用途.
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气.反应为:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g),△H=+131.3kJ?mol-1,以上反应达到平衡后,在体积不变的条件下,以下措施有利于提高H2O的平衡转化率的是
 

A.升高温度   B.增加碳的用量   C.加入催化剂  D.用CO吸收剂除去CO
(2)又知,C(s)+CO2(g)?2CO(g),△H=+172.5kJ?mol-1
则CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)的焓变△H=
 

(3)CO与H2在一定条件下可反应生成甲醇,CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).甲醇是一种燃料,可利用甲醇设计一个燃料电池,用稀硫酸作电解质溶液,多孔石墨做电极,该电池负极通入的物质是:
 
,正极反应式为:
 

(4)将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中,发生以下反应:
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下数据:
温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所x需时间/min
H2O CO H2 CO
900 1.0 2.0 0.4 1.6 3.0
通过计算求出该反应的平衡常数(写出计算过程,结果保留两位有效数字)
 

(5)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨.合成氨反应原理为:N2(g)+3H2(g) 
一定条件
2NH3(g),△H=-92.4kJ?mol-1.实验室模拟化工生产,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如图1.
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请回答下列问题:
①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为
 

②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高,其它条件相同,请在上图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图
 

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甲醇被称为21世纪的新型燃料,甲烷可制成合成气(CO、H2),再制成甲醇,
代替日益供应紧张的燃油.
(1)已知:①CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2(g)△H1=+206.2kJ?mol-1
②CH4(g)+
12
O2(g)=CO(g)+2H2(g)△H2=-35.4kJ?mol-1
③CH4(g)+2H2O (g)=CO2(g)+4H2(g)△H3=+165.0kJ?mol-1
CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为
 

(2)合成气中的H2可用于生产NH3,在进入合成塔前常用Cu(NH32Ac溶液来吸收其中的CO,防止合成塔中的催化剂中毒,其反应是:
Cu(NH32Ac+CO+NH3[Cu(NH33]Ac?CO△H<0,Cu(NH32Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是
 
,该反应的△S
 
0(填“>”、“=”或“<”)
(3)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应A:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反应B:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2<0
①对于反应A,某温度下,将4mol CO2和12mol H2,充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO2)=0.5mol?L-1,则该温度下该反应的平衡常数
 

②对于反应B,若容器容积不变,下列措施可提高CO的转化率是
 

A.降低温度                              B.增加CO的量
C.充入He,使体系总压强增大             D.再充入1mol CO和2mol H2
(4)某种甲醇-空气燃料电池是采用铂作为电极,氢氧化钾作电解质溶液.其工作时负极的电极反应式可表示为
 

(5)用上述碱性甲醇-空气燃料电池电解硫酸钠溶液(均为铂电极),标准状况下阳极得到VL的气体,计算消耗甲醇的质量为
 
g.

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随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍重视.目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇.一定条件下,在体积为3L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
根据题意完成下列各题:反应达到平衡时,
(1)平衡常数表达式K=
c(CH3OH)
c(CO)?c2(H2)
c(CH3OH)
c(CO)?c2(H2)
,升高温度,K值
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”).
(2)在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=
2nB
3tB
mol?(L?min)-1
2nB
3tB
mol?(L?min)-1
(用 nB tB 表示)
(3)在其他条件不变的情况下,对处于E点的体系体积压缩到原来的
1
2
,下列有关该体系的说法正确的是
bc
bc

a.氢气的浓度减少
b.正反应速率加快,逆反应速率也加快
c.甲醇的物质的量增加
d.重新平衡时
n(H2)
n(CH3OH)
增大
(4)据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是:
Cu2O+CO2Cu+CO2
Cu2O+CO2Cu+CO2
(用化学方程式表示).
(5)使用燃料电池是节能减排的重要手段之一.CO和H2(俗称水煤气)燃料电池就是其中的一种,该电池的两极分别通入燃料气(水煤气)和氧气.电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-.水煤气在一定条件下可以合成二甲醚,同时还产生一种可以参与大气循环的无机化合物,3CO+3H2=CH3OCH3+CO2 或 2CO+4H2=CH3OCH3+H2O.上述水煤气燃料电池的负极反应方程式:(写1个)
CO+O2--2e-=CO2 H2+O2--2e-=2H2O
CO+O2--2e-=CO2 H2+O2--2e-=2H2O

(6)如图是丙烷、二甲醚燃烧过程中能量变化图,其中x为各自反应中对应的系数.根据该图写出二甲醚燃烧的热化学方程式:
CH3OCH3(g)+3O2(g)
点燃
2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1455kJ?mol-1
CH3OCH3(g)+3O2(g)
点燃
2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1455kJ?mol-1

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A、B、C、D、E、W均为短周期元素,原子序数依次增大.回答下列问题:
(1)E单质为双原子分子,气体E的密度3.17g.L-1(标准状况),写出用石灰水吸收E反应的离子方程式:
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+2H2O
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+2H2O

(2)由A、B、D元素原子组成的化合物CH4和H2O在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g).将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),达到平衡时,CH4的转化率与温度、压强的关系如图.
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为
0.0030mol?L-1?min-1
0.0030mol?L-1?min-1

②图中的P1
P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为
2.25×10-4
2.25×10-4

③在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”).
(3)由A、C、D元素原子组成的化合物N2H4和H2O2有广泛的用途.
①N2H4(肼)一空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的氢氧化钾溶液.电池放电时,负极的电极反应式为
N2H4+4OH-=N2↑+4H2O+4e-
N2H4+4OH-=N2↑+4H2O+4e-

②已知:16g液态N2H4(肼)与足量过氧化氢反应生成氮气和水蒸气,放出320.75KJ的热量. 
H2O(1)=H2O(g)△H=+44kJ?mol-1
2H2O2(1)=2H2O(1)+O2(g)△H=-196.4kJ?mol-1
写出N2H4(肼)与氧气反应的热化学方程式为
N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(1)△H=-621.1kJ?mol-1
或N2H4(1)+O2(g)=N2+2H2O(g)△H=-533.1kJ?mol-1
N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(1)△H=-621.1kJ?mol-1
或N2H4(1)+O2(g)=N2+2H2O(g)△H=-533.1kJ?mol-1

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