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随着世界工业经济的发展、人口的剧增,全球能源紧张面临着越来越严重的问题,煤经过化学加工可转化为气体或液体以及各种化工产品,从而提高了煤的利用率.
(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=+131.5kJ?mol-1
①该反应的平衡常数表达式为
 
.
②下列措施中,不能提高碳的转化率的是
 
(填字母序号)
a.容器的体积不变,增加水蒸气的物质的量   b.缩小容器的体积,增大压强
c.及时将水煤气从容器中移走               d.其他条件不变,升高温度
③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)为
 
.
(2)CO和H2在一定条件下可反应生成甲醇,CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).甲醇作为一种可再生能源燃料,可用于燃料电池.如图是甲醇燃料电池的原理示意图:
①a处通入的是
 
(填物质名称),该电池工作过程中,H+的移动方向为从
 
到
 
(填“左”或“右”).
②该电池正极反应式为
 
.
③若用该电池提供的电能电解600ml 0.2mol?L-1NaCl溶液,设有0.01mol CH3OH完全放电,且电解产生的Cl2全部溢出,电解前后忽略溶液体积的变化,则电解时阴极反应式为
 
,电解结束后所得溶液的pH=
 
.若向电解后的溶液加入适量的醋酸至溶液的pH恰好等于7(反应前后忽略溶液体积的变化),则此时溶液中c(Na+):c(CH3COO-)=
 
.
考点:化学平衡常数的含义,反应热和焓变,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素
专题:化学平衡专题,电化学专题
分析:(1)①依据化学方程式和平衡常数概念书写表达式;
②C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=+131.5kJ?mol-1,反应是气体体积增大的吸热反应,不能提高碳的转化率说明平衡不能正向进行;
a.容器的体积不变,增加水蒸气的物质的量,平衡正向进行;   
b.缩小容器的体积,增大压强,平衡逆向进行;
c.及时将水煤气从容器中移走,平衡正向进行;              
d.其他条件不变,升高温度,平衡正向进行;
③依据热化学方程式计算得到所需热化学方程式;
(2)①图象分析电子流向可知a端为负极失电子发生氧化反应,b端为正极得到电子发生还原反应,阳离子移向正极,电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,原电池中电子从负极经外电路流向正极,由图可知,左侧电极流出电子,为负极,发生氧化反应,所以,a处通入甲醇;
②正极反应是氧气得到电子发生还原反应;
③计算出0.01molCH3OH完全放电转移的电子的物质的量,根据电解氯化钠溶液原理,可知电解生成氢氧化钠为电解过程转移的电子的物质的量,利用Kw求出H+浓度,再利用pH=-logc(H+)计算,分析电解后溶液中离子物质的量和溶液中电荷守恒计算得到;
解答: 解:(1)①C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=+131.5kJ?mol-1,依据化学方程式和平衡常数概念书写表达式K=
c(CO)c(H2)
c(H2O)
;
故答案为:
c(CO)c(H2)
c(H2O)
;
②a、容器的容积不变,增加水蒸汽的物质的量,水蒸汽的浓度增大,平衡向正反应移动,碳的转化率提高,故a正确;
b、缩小容器的容积,增大压强,平衡向体积减小的方向移动,即向逆反应移动,碳的转化率降低,故b错误;
c、及时将水煤气从容器中移走,生成物的浓度降低,平衡向正反应移动,碳的转化率提高,故c正确;
d、该反应为吸热反应,其他条件不变,升高温度,向吸热方向移动,即平衡向正反应移动,碳的转化率提高,故d正确;
故选:b;
③已知反应:①C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g);△H=131.5kJ?mol-1
            ②C(s)+CO2(g)?2CO(g);△H=172.5kJ?mol-1
依据盖斯定律计算①-②得到,CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g);△H=-41kJ?mol-1
答案为:-41kJ?mol-1;
(2))①电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,原电池中电子从负极经外电路流向正极,由图可知,左侧电极流出电子,为负极,发生氧化反应,所以,a处通入甲醇,甲醇在催化剂作用下提供质子和电子,电子经外电路、质子经内电路通过质子交换膜到达另一极与氧气反应.所以H+的移动方向为从左到右;
故答案为:甲醇;左;右;
②H+与氧气在正极发生还原反应,电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O.
故答案为:4H++O2+4e-=2H2O;
③0.01molCH3OH完全放电转移的电子的物质的量为0.01mol×[4-(-2)]=0.06mol,根据电解氯化钠溶液原理,正极反应式为2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-,可知溶液中n(OH-)=0.06mol,所以c(OH-)=
0.06mol
0.6L
=0.1mol/L,所以c(H+)
kw
c(OH-)
=
10-14
0.1
=10-13,pH=-logc(H+)=-log(10-13)=13;电解后溶液中氯化钠中氯离子剩余0.6L×0.2mol?L-1-0.06mol=0.06mol,钠离子剩余0.12mol,若向电解后的溶液加入适量的醋酸至溶液的pH恰好等于7,溶液中溶质为CH3COOH和CH3COONa,溶液中存在电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)+c(Cl-),c(Na+)=c(CH3COO-)+c(Cl-),c(Na+):c(CH3COO-)=2:1;
故答案为:2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-,13,2:1;
点评:本题综合性较大,涉及反应热、化学平衡、原电池、电解、pH值计算等,题目难度中等,注意利用盖斯定律计算反应热.
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:

铊是超导材料的组成元素之一,铊在元素周期表中位于第六周期,与铝是同主族元素,元素符号是Tl.以下对铊的单质及其化合物的性质推断中,不正确的是(  )
A、铊是易导电的银白色金属
B、铊能生成+3价的离子
C、Tl3+的氧化能力比Al3+强
D、氢氧化铊的碱性比氢氧化铝强

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科目:高中化学 来源: 题型:

已知:A为含金属离子的淡黄色固体化合物,E、X为空气中常见气体,A、B、C、D含有相同的金属离子,其转化关系如图1(部分产物已略去).

请回答下列问题
(l)这种金属离子的离子结构示意图为
 
;
(2)X的电子式
 
;
(3)B中所含化学键的类型是
 
;常温常压下,7.8g A与足量的水充分反应放出热量a kJ,写出该反应的热化学方程式
 
.
(4)①C也可转化为B,写出该转化的化学方程式
 
;
②B与D反应的离子方程式为
 
.
(5)将一定量的气体X通入2L B的溶液中,向所得溶液中边逐滴加入稀盐酸边振荡至过量,产生的气体与盐酸物质的量的关系如图2(忽略气体的溶解和HCl的挥发).
请回答:a点溶液中所含溶质的化学式为
 
,b点溶液中各离子浓度由大到小的关系是
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

化学是人类进步的关键,化学为人类的生产、生活提供了物质保证.
(1)电镀时,用镀层金属作阳极的作用是
 
.
为了使镀层厚度均匀、光滑致密、与镀件的附着力强,除控制溶液中离子浓度外,通常还可以采取的措施有
 
.
(2)卤水中蕴含着丰富的镁资源,经转化后可获得MgCl2粗产品.从卤水中提取镁的步骤为:
a.将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰,并将石灰制成石灰乳;
b.将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg(OH)2沉淀;
c.在Mg(OH)2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液,再经蒸发结晶得到MgCl2?6H2O;
d.将MgCl2?6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2;
e.电解熔融的氯化镁可得到Mg.
①步骤d中的“一定条件”指的是
 
,目的是
 
.上述提取镁的流程中,为了降低成本.减少污染,可以采取很多措施,请写出其中一点
 
.
②有同学认为:步骤b后可加热Mg(OH)2得到MgO,再电解熔融的MgO制金属镁,这样可简化实验步骤,你同意该同学的想法吗?为什么?
 

(3)铀是核反应最重要的燃料,已经研制成功一种螫合型离子交换树脂,它专门吸附海水中的U4+,而不吸附其他元素.其反应原理为
 
(树脂用HR代替),发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液,其反应原理为:
 
.
(4)阿司匹林()在潮湿空气中可分解成水杨酸和醋酸而略带酸臭味,故密封保存,用化学方程式表示阿司匹林必须贮藏于密闭、干燥处的原因:
 
,此反应的类型属于
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

10.6gNa2CO3与足量盐酸完全反应,生成CO2的质量是多少?需要HCl的物质的量是多少?

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科目:高中化学 来源: 题型:

)氮元素有着多变价态和种类繁多的化合物,它们在工农业生产、生活中发挥着重要的作用.完成下列问题:
(1)在一密闭容器中,进行如下化学反应:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0,其化学平衡常数K与温度T的关系如下表:
T298K398K498K…
K4.1×106K1K2…
①比较K1、K2的大小:K1
 
K2(填“>”、“=”或“<”).
②若保持容器的容积不变,则该反应达到化学平衡状态的依据是
 
(填序号).
a.2v(H2)正=3v(NH3)逆        b.v(N2)正=3v(H2)逆
c.容器内压强保持不变        d.混合气体的平均摩尔质量保持不变
③若维持容器的压强不变,达到平衡状态后再向容器中通入一定量的N2,此时逆反应速率
 
(填“增大”、“减小”或“不变”);平衡向
 
方向移动.
④已知AgCl可溶于氨水中,而AgBr不溶于氨水中,则Ksp(AgCl)
 
 Ksp(AgBr) (填“>”“=”或“<”).
( 2 )肼是氮元素的另一种氢化物,分子式为N2H4.
①298K时,1.00g N2H4(l)与足量的N2O4(l)完全反应生成氮气和水,放出19.15kJ的热量.写该反应的热化学方程式
 
.
②肼也可以在纯氧中燃烧生成氮气和水,为了充分利用其能量有人设计了原电池装置,电极材料是多孔石墨电极,电解质为能够传导H+的固体电解质,请写出负极反应式
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

微型化学实验可以有效实现化学实验绿色化的要求.如图所示在一块衬白纸的玻璃片的不同位置分别滴加浓度为0.1mol/L的KI(含淀粉溶液)、NaOH的酚酞(C20H14O4)试液、FeCl2(含KSCN)溶液各一滴,在圆心处放置一粒芝麻大小的KMnO4的晶体,向KMnO4的晶体上滴加一滴浓盐酸,再立即用表面皿盖好.
根据上述描述涉及到的元素,回答下列问题.
(1)KMnO4中Mn元素的化合价为:
 
,Fe在周期表中的位置是:
 
.
(2)第三周期原子半径最小的原子共有
 
 种不同能量的电子;长周期主族元素形成化合物的电子式为:
 
.
(3)结合已学知识分析a、c处的可能出现的现象:a:
 
   c:
 
.
(4)b处可能发生反应的离子方程式:
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

下列各组物质均属于电解质的是(  )
A、SO2、Cl2、氨水
B、AgCl、Ba(OH)2、HClO
C、NaOH、HCl、NaCl
D、酒精、Cu、蔗糖

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科目:高中化学 来源: 题型:

为把溴水中溴单质萃取出来,应加入(  )
A、苯B、苯酚溶液C、乙醇D、乙醛

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