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甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上采用如下反应合成甲醇:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),现模拟并分析该反应:

(1)能够说明该反应已达到平衡的是
 
:
a.恒温、恒容时,容器内的压强不再变化
b.恒温、恒容时,容器内混合气体的密度不再变化
c.一定条件下,CO、H2和CH3OH的浓度保持不变
d.一定条件下,单位时间内消耗2molH2的同时生成1mol CH3OH
(2)图1是该反应在不同温度下CO转化率随时间的变化曲线:
①该反应的△H
 
0(填“>”、“<”或“=”).
②T1和T2温度下的平衡常数:K1
 
K2(填“>”、“<”或“=”).
(3)2009年,长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术上获得新突破,原理如图2所示.
①甲醇完全燃烧的化学方程式
 
.
②请写出从C口通入O2发生的电极反应式
 
.
(4)用上述电池做电源,用图3装置电解饱和食盐水(C1、C2均为石墨电极).
①该反应的离子方程式
 
.
②电解开始后在电极
 
的周围(填“C1”或“C2”)先出现红色.
考点:化学平衡状态的判断,原电池和电解池的工作原理,转化率随温度、压强的变化曲线
专题:化学平衡专题,电化学专题
分析:(1)可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于系数之比(不同物质),平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,由此衍生的一些物理量不变,以此分析;
(2))①先判断温度大小,然后根据温度对化学平衡的影响判断该反应的焓变;
②该反应是放热反应,温度越高,平衡常数越小;
(3)①甲醇与氧气反应生成二氧化碳和水,甲醇写出反应的化学方程式;
②在甲醇燃料电池中,燃料甲醇作负极,发生失电子的氧化反应,氧气作正极,发生得电子的还原反应;
(4)①电解饱和食盐水时,反应物为氯化钠和水,生成物为氢氧化钠、氢气和氯气,据此写出反应的离子方程式;
②电解过程中,阳极氯离子失去生成氯气,阴极水电离的氢离子得到电子生成氢气,同时产生氢氧根离子.
解答: 解:(1)a.由方程式可以看出,反应前后气体的物质的量不相等,只有达到平衡状态,容器压强不发生变化,表明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故a正确;
b.恒温、恒容时,气体的总体积不变,反应前后都是气体,气体的总质量不变,所以气体的密度始终不变,混合气体密度不能作为判断平衡状态的依据,故b错误;
c、一定条件下,CO、H2和CH3OH的浓度保持不变,表明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故c正确;
d、一定条件下,单位时间内消耗2mol氢气,同时生成1molCH3OH,只能表明正反应速率,不能表示正逆反应速率相等,无法判断是否达到平衡状态,故d错误;
故选ac;
(2)①根据图可知T2时先达到平衡,所以T2>T1,温度升高,一氧化碳的转化率减小,说明该反应的正反应为放热反应,△H<0,
故答案为:<;
 ②该反应为放热反应,温度越高,化学平衡向着逆向移动,化学平衡常数减小,由于T2>T1,所以化学平衡常数:K1>K2,
故答案为:>;
(3)①甲醇与氧气点燃生成二氧化碳和水,反应的化学方程式为:2CH3OH+3O2
点燃
2CO2+4H2O,
故答案为:2CH3OH+3O2
点燃
2CO2+4H2O;
②原电池正极得到电子发生还原反应,该原电池中正极氧气得电子发生还原反应,其电极反应式为:O2+4e-+4H+=2H2O,
故答案为:O2+4e-+4H+=2H2O;
(4)①电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气,反应的离子方程式为:2Cl-+2H2O
 电解 
.
 
2OH-+H2↑+Cl2↑,
故答案为:2Cl-+2H2O
 电解 
.
 
2OH-+H2↑+Cl2↑;    
②电解反应中,阴极水电离的氢离子得到电子生成氢气,同时产生了氢氧根离子,所以在阴极C2 (连接电源负极的电极)先变红,
故答案为:C2.
点评:本题考查了化学平衡状态判断、原电池与电解池工作原理等知识,题目难度中等,注意掌握原电池、电解池工作原理,能够正确判断电极并写出正确的电极反应,明确化学平衡状态的判断方法,试题有利于培养学生灵活应用所学知识的能力.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

下列叙述正确的是(  )
A、将HCl通入饱和食盐水中,溶液的c(Cl-)变小
B、常温下AgCl溶液中的Ag+和Cl-浓度之积是个常数
C、常温下AgCl在饱和NaCl溶液中的Ksp比在水中的小
D、锅炉水垢中的CaSO4经饱和碳酸钠溶液浸泡可转化为CaCO3

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科目:高中化学 来源: 题型:

下列化学反应的离子方程式正确的是(  )
A、用食醋除去水壶内的水垢:CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
B、硫化钠溶液呈碱性的原因:S2-+2H2O?H2S+2OH-
C、钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的电极反应:2H2O+O2+4e-═4OH-
D、氢氧化钡溶液与稀硫酸反应:Ba2++SO42-+H++OH-═BaSO4↓+H2O

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科目:高中化学 来源: 题型:

铁和铁的化合物用途广泛.请回答下列问题:
(1)写出在潮湿空气中钢铁锈蚀时正极反应的电极反应式:
 
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将生锈的铁屑放入H2SO4溶液中充分溶解后,在溶液中并未检测出Fe3+,用离子方程式说明原因:
 
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(2)爱迪生蓄电池的反应式为:Fe+NiO2+2H2O
放电
充电
Fe(OH)2+Ni(OH)2
①爱迪生蓄电池的正极是
 
,该电池工作一段时间后必须充电,充电时生成Fe的反应类型是
 
.
②高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型净水剂.用如图装置可以制取少量高铁酸钠.写出在用电解法制取高铁酸钠时,阳极的电极反应式
 
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③你认为高铁酸钠作为一种新型净水剂的理由错误的是
 
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a.高铁酸钠溶于水形成一种胶体,具有较强的吸附性
b.高铁酸钠在消毒杀菌时被还原生成Fe3+,Fe3+水解产生氢氧化铁胶体能吸附悬浮杂质
c.高铁酸钠具有强氧化性,能消毒杀菌
d.高铁酸钠具有强还原性,能消毒杀菌
(3)某FeO、Fe2O3混合物中,铁、氧的物质的量之比为4:5,其中Fe2+与Fe3+物质的量之比为
 
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科目:高中化学 来源: 题型:

(一)(1)科技日报2007年1月30日讯美、德两国科学家目前成功合成出具有独特化学特性的氢铝化合物(AlH3)n,其结构类似由硼和氢组成的硼烷,最简单的氢铝化合物为Al2H6,它的熔点为150℃,燃烧热极高.下列有关说法肯定不正确的是
 
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A.Al2H6中H为+1价,Al 为-3价
B.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水
C.氢铝化合物Al2H6的晶体为分子晶体
D.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料
(二)A、B、C、D、E、F六种短周期元素,它们的原子序数依次增大,A与D同主族;C与E同主族;B、C同周期;B原子最外层电子数比其次外层电子数多2;A、B两元素的核电荷数之差等于它们的原子最外层电子数之和;F元素是同周期元素中原子半径最小的主族无素,A、B、C、D、E、F形成的化合物甲、乙、丙、丁、戊、己的组成如下表所示.
化合物 甲 乙 丙 丁 戊 己
化学式 A2C A2C2 B2A2 D2C2 A2E DF
回答下列问题:
(2)化合物丁的电子式为
 
.F原子的最外层电子排布式为
 
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(3)化合物戊的沸点比甲
 
(填“高”或“低”),写出甲与丁反应的化学方程式:
 
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(4)2.0g丙完全燃烧,生成液态甲和B的气态氧化物,放出99.6KJ的热量,请写出丙燃烧的热化学方程式
 
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科目:高中化学 来源: 题型:

X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素.已知:
①X可分别与Y、W形成X2Y、X2Y2、XW等共价化合物;
②Z可分别与Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物.
请回答:
(1)Z2Y2的化学式是
 
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(2)如图所示装置,两玻璃管中盛满滴有酚酞的溶液的ZW饱和溶液,C(Ⅰ)、C(Ⅱ)为多孔石墨电极.接通S1后,C(Ⅰ)附近溶液变红,两玻璃管中有气体生成.请写出此时装置中反应的离子方程式:
 
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(3)一段时间后(两玻璃管中液面未脱离电极),断开S1,接通S2,电流表的指针发生偏转.此时:C(Ⅰ)的电极名称是
 
(填写正极或负极);C(Ⅱ)的电极反应式是
 
.
(4)铜屑放入稀硫酸不发生反应,若在稀硫酸中加入X2Y2,铜屑可逐渐溶解,该反应的离子方程式是:
 
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科目:高中化学 来源: 题型:

碳酸钠、碳酸氢钠是两种重要的化学试剂.
(1)某校化学兴趣小组为了验证碳酸钠和碳酸,氢钠的稳定性,做了如图1所示的实验.

①试管B中装入的固体最好是
 

②有关反应的化学方程式为:
工业生产的纯碱中往往混有少量的氯化钠.化学兴趣小组取一定量的纯碱样品进行以下测定:
(2)如图2是甲同学设计的方案,拟通过测定ag样品与足量的稀硫酸反应生成CO2的质量来实现目的.
①图中D装置的作用是
 
;该装置存在一个缺陷,造成测定 纯碱纯度的结果偏低.该缺陷是
 

②用改进后的装置进行实验,反应完全后实验测得B、C、D装置的 质量分别增重了 m1g、m2g和m3g.该纯碱样品的纯度为
 

(3)乙同学通过用0.1000mol/L硫酸滴定一定质量的纯碱样品溶液,来确定纯碱样品的纯度.实验过程中,还需用到的一种试剂的名称是
 
,若滴定终点读数时,仰视滴定管的刻度,其他操作正确,则所测样品中杂质氯化钠含量
 
.(填“偏髙”、“偏低”或“无影响”)

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科目:高中化学 来源: 题型:

如图所示五元环代表A、B、C、D、E五种化合物,圆圈交叉部分指两种化合物含有一种相同元素;五种化合物由五种短周期元素形成,每种化合物仅含有两种元素.A是沼气的主要成分;B、E分子中所含电子数都为18,B不稳定,具有较强的氧化性,E是由六个原子构成的分子,C是工业制玻璃的主要原料之一;D中所含的两种元素的原子个数之比为3:4.根据以上信息推测A、B、C、D、E的化学式:
A、
 
,B、
 
,C、
 
,D、
 
,E、
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

城市里发生的灾害和汽车尾气排放直接关联的是(  )
A、雾霾B、内河发臭
C、垃圾泛滥D、噪音污染

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