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高中化学

甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ: CO(g) + 2H2(g)   CH3OH(g)              ΔH1
反应Ⅱ: CO2(g) + 3H2(g)   CH3OH(g)  +  H2O(g)   ΔH2
①下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012

 
由表中数据判断ΔH1       0 (填“>”、“=”或“<”)。
②某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)= 0.2 mol/L,则CO的转化率为        ,此时的温度为        (从上表中选择)。
(2)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(l)  ΔH1=-1451.6kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g)  ΔH2=-566.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:                       
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置:

①该电池的能量转化形式为              
②该电池正极的电极反应为              
③工作一段时间后,测得溶液的pH减小,则该电池总反应的化学方程式为            

  • 题型:未知
  • 难度:未知

“富煤、贫油、少气”是我国能源发展面临的现状。随着能源的日益紧张,发展“煤化工”对我国能源结构的调整具有重要意义。下图是煤化工产业链之一。

“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍,科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法,连续产出热值很高的煤炭合成气,其主要成分是CO和H2。CO和H2可作为能源和化工原料,应用十分广泛。
(1)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)            ΔH1=-393.5 kJ·mol–1          
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)      ΔH2=+131.3 kJ·mol–1          ②
则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g),ΔH= _________kJ·mol–1。在标准状况下,33.6 L的煤炭合成气(设全部为CO和H2)与氧气完全反应生成CO2和H2O,反应中转移______mole
(2)在一恒容的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
①下列情形能说明上述反应已达到平衡状态的是_______
a.体系压强保持不变
b.密闭容器中CO、H2、CH3OH(g)3种气体共存
c.CH3OH与H2物质的量之比为1:2
d.每消耗1 mol CO的同时生成2molH2
②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。

A、B两点的平衡常数_____(填“前者”、“后者”或“一样”)大;达到A、C两点的平衡状态所需的时间tA      tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。
在不改变反应物用量的情况下,为提高CO的转化率可采取的措施是_____________(答出两点即可)。
(3)工作温度650℃的熔融盐燃料电池,是用煤炭气(CO、H2)作负极燃气,空气与CO2的混合气体为正极燃气,用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物做电解质,以金属镍(燃料极)为催化剂制成的。负极的电极反应式为:CO + H2-4e+ 2CO32= 3CO2+H2O;则该电池的正极反应式为____________。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

(1)R+与S2所含电子数相同,则R元素的原子序数为           
(2)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,正极上的反应为:O2 + 4e+ 4H+  = 2H2O,检测有酒精时,电解质溶液中的H+     极移动,该电池负极上的反应为:                                       
(3)X、Y、Z、M、G五种分属三个短周期主族元素,且原子序数依次增大。Z存在质量数为23,中子数为12的核素A;Y、M同主族,可形成MY2、MY3两种分子。
回答下列问题:
①用化学符号表示核素A:                  
②上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是         (写化学式),写出该物质与氢氧化钠溶液反应的离子方程式:                                
③X2M的电子式为       
④ZG用途广泛,下列说法正确的是:                                

A.作调味剂 B.用于食物防腐 C.用于氯碱工业 D.用于医疗
  • 题型:未知
  • 难度:未知

工业制硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。
(1)某温度下,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H="-197" kj/mol。开始时在10 L的密闭容器中加入4.0 mol SO2(g)和10.0 mol O2(g),当反应达到平衡时共放出197kJ的热量,该温度下的平衡常数K=   ,升高温度K将   (填“增大、减小或不变”)。
(2)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1mol O2,发生下列反应:
2SO2(g)+O2(g)       2SO3(g),达到平衡后,改变下述条件,SO2、O2、SO3的平衡浓度都比原来增大的是   (填字母)。
A.恒温恒容,充入2mol SO3    B.恒温恒容,充入2mol N2
C.恒温恒压,充入1 mol SO3   D.升高温度
(3)在一密闭容器中进行下列反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),化学兴趣小组的同学探究了其他条件不变时,改变某一条件时对上述反应的影响,并根据实验数据作出了下列关系图。下列判断中正确的是   (填字母)。

A.图Ⅰ研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率较高
B.图Ⅱ研究的是压强对反应的影响,且甲的压强较高
C.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响,且乙的温度较低
D.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响,且甲使用的催化剂效率较高
(4)某实验小组设想如下图所示装置用电化学原理生产硫酸,写出通入SO2的电极的电极反应式:   

(5)焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时:
SO2(g)+O2(g)2SO3(g)   △H1="-197" kJ/mol;
H2O(g)=H2O(1)   △H2="-44" kJ/mol:
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(1)  H3="-545" kJ/mol。
写出SO3(g)与H2O(1)反应的热化学方程式是   
(6)由硫酸可制得硫酸盐.在一定温度下,向K2SO4溶液中滴加Na2CO3溶液和BaCl2溶液,当两种沉淀共存时,SO42-和CO32-的浓度之比   。[已知该温度时,Ksp(BaSO4)=1.3x10-10,KsP(BaCO3)=5.2x10-9]。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大。X氢化物的水溶液显碱性;Y在元素周期表中所处的周期序数与族序数相等;Z单质是将太阳能转化为电能的常用材料;W是重要的“成盐元素”,主要以钠盐的形式存在于海水中。请回答:
(1)X氢化物的电子式是_________________________________________。
(2)X氢化物的水溶液与W氢化物的水溶液混合后恰好反应时,溶液呈(填“酸”、“碱”或“中”)性,用离子方程式表示其原因是_____________________________________.
(3)Y—AgO电池是应用广泛的鱼雷电池,其原理如图所示。

该电池的负极反应式是___________________________________。
(4)Z和W比较,非金属性较弱的是_______________(填元素符号),下列不能验证这一结论的是________(填序号)。
a.元素在地壳中的含量  
b.最高价氧化物对应水化物的酸性
c.断开氢化物中1 mol H—Z或H—W键所需的能量
d.Z与W以共价键形成化合物时,Z或W显示的电性

  • 题型:未知
  • 难度:未知

二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的精细化工产品,被认为是二十一世纪最有潜力的燃料[ 已知:CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(1) △H=-1455kJ/mol ]。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃。工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段:
①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚;2CH3OHCH3OCH3+H2O
②合成气CO与H2直接合成二甲醚:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)  △H=-247kJ/mol
③天然气与水蒸气反应制备二甲醚。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下:

(1)写出CO(g)、H2(g)、O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式(结果保留一位小数)                                                
(2)①方法中用甲醇液体与浓硫酸作用直接脱水制二甲醚,尽管产率高,但是逐步被淘汰的主要原因是                                        
(3)在反应室2中,一定条件下发生反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)在密闭容器中达到平衡后,要提高CO的转化率,可以采取的措施是     
A.低温高压    B.加催化剂    C.增加CO浓度    D.分离出二甲醚
(4)在反应室3中,在一定温度和压强条件下发生了反应:3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O (g) △H<0反应达到平衡时,改变温度(T)和压强(P),反应混合物CH3OH“物质的量分数”变化情况如图所示,关于温度(T)和压强(P)的关系判断正确的是   (填序号)。

A.P3>P2   T3>T2       B.P2>P4   T4>T2
C.P1>P3   T1>T3       D.P1>P4   T2>T3
(5)反应室1中发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H>0写出平衡常数的表达式:                          。如果温度降低,该反应的平衡常数                  。(填“不变”、“变大”、“变小”)
(6)如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。则a电极的反应式为:________________。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

I.已知:反应H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)   ΔH=" —184" kJ/mol
4HCl(g)+O2(g)  2Cl2(g)+2H2O(g)     ΔH=" —115.6" kJ/mol 
      
请回答:
(1)H2与O2反应生成气态水的热化学方程式                                     
(2)断开1 mol H—O 键所需能量约为                kJ
II.试运用所学知识,解决下列问题:
(1)已知某反应的平衡表达式为:,它所对应的化学方程式为:         
(2)已知在400℃时,N2 (g)+ 3H2(g) 2NH3(g) △H<0 的K=0.5,则400℃时,在0.5L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol,则此时反应v(N2)          v(N2)(填:>、<、=、不能确定)
欲使得该反应的化学反应速率加快,同时使平衡时NH3的体积百分数增加,可采取的正确措施是       (填序号)
A.缩小体积增大压强    B.升高温度   C.加催化剂   D.使氨气液化移走
(3)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:A(g) + 3B(g)  2C(g) + D(s) ΔH,其化学平衡常数K与温度t的关系如下表:

t/K
300
400
500

K/(mol·L—1)2
4×106
8×107
K1

 
请完成下列问题:
①判断该反应的ΔH        0(填“>”或“<”)
②在一定条件下,能判断该反应一定达化学平衡状态的是         (填序号)
A.3v(B)=2v(C)      B.A和B的转化率相等
C.容器内压强保持不变    D.混合气体的密度保持不变
(4)以天然气(假设杂质不参与反应)为原料的燃料电池示意图如图所示。

①放电时,负极的电极反应式为                             
②假设装置中盛装100.0 mL 3.0 mol·L—1 KOH溶液,放电时参与反应的氧气在标准状况下体积为8 960 mL。放电完毕后,电解质溶液中各离子浓度的大小关系为                                  

  • 题型:未知
  • 难度:未知

Ⅰ.在体积恒定的密闭容器中,充入2mol CO2和5mol H2,一定条件下发生反应: CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) △H =" -49.0" kJ/mol。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示:

(1)从反应开始到第10min,H2的转化率为           ,在          该条件下,反应的平衡常数K=         ,如果在某一时刻保持温度不变,只改变浓度,使c(CO2)=1.00mol/L,c(H2)=0.40mol/L,c(CH3OH)=c(H2O)=0.80mol/L,则平衡            (选填序号)。
a.向正向移动     b.向逆向移动
c.不移动         d.无法确定平衡移动方向
(2)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是              (选填序号)。
a.升高温度                   b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2O(g)从体系中分离       d.再充入l mol CH3OH(g)
II.熔融碳酸盐燃料电池(MCFS),发明于1889年。现有一个碳酸盐燃料电池,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质,操作温度为650℃,在此温度下以镍为催化剂,以煤气(CO、H2的体积比为1:1)直接作燃料,其工作原理如图所示。请回答下列问题:

(1)A电极的电极反应方程式为             
(2)常温下,用石墨作电极,以此电源电解一定量的CuSO4 溶液。当两极产生的气体体积相同时停止通电,若电解后溶液的体积为2L,溶液的pH=1(不考虑水解产生的H+),则阳极产生的气体的物质的量是          

  • 题型:未知
  • 难度:未知

二甲醚是一种重要的清洁燃料,可替代氟利昂作制冷剂,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用水煤气合成二甲醚,其反应为:3H2(g)+3CO(g)  CH3OCH3(g)+CO2(g)  ΔH<0
(1)在一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡后,只改变一个条件能同时提高反应速率和CO的转化率的是________(填字母代号,下同)。
a.降低温度                    b.加入催化剂
c.缩小容器体积                 d.减少CO2的浓度
(2)若反应在体积恒定的密闭容器中进行,下列能判断反应已达平衡状态的是________
a.3V正(CO2)=V逆(CO)          b.生成a mol CO2的同时消耗3a mol H2
c.气体的密度不再改变           d.混合气体的平均相对分子质量不变
(3)300℃时,在体积为2L的容器中充入4 mol H2、6 mol CO。5min时,反应恰好达平衡,此时H2的转化率为75%。
① 5min时V(CO)=_________mol/(L·min)。该温度下,此反应的平衡常数为:_______
② 保持温度不变,在以上已达反应平衡的容器中,将每种物质同时增加1mol,则此时平衡将_______移动(填“正向”、“逆向”、“不”)
(4).下图中,甲装置为CH3OCH3、O2、KOH三者构成的燃烧电池,其电极均为Pt电极。装置乙中,C、D电极为Pb电极,其表面均覆盖着PbSO4,其电解液为稀H2SO4溶液。
① 写出甲装置中A极的电极反应式___________________________________________
② 写出乙装置中C极的电极反应式___________________________________________
③ 当有23克甲醚参加反应时,D电极的质量变化为______克。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

硫酸盐主要来自地层矿物质,多以硫酸钙、硫酸镁的形态存在。
(1)已知:①Na2SO4(s)=Na2S(s)+2O2(g) ;  ΔH1=" +1011.0" kJ · mol-1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ;   ΔH2=-393.5 kJ · mol-1
③2C(s)+O2(g)="2CO(g)" ;ΔH3=-221.0 kJ · mol-1 
则反应④Na2SO4(s)+4C(s)=Na2S(s)+4CO(g);ΔH4=             kJ · mol-1,该反应能自发进行的原因是                              ;工业上制备Na2S不用反应①,而用反应④的理由是                                                       
(2)已知不同温度下2SO2+O22SO3的平衡常数见下表。

温度(℃)
527
758
927
平衡常数
784
1.0
0.04

 
1233℃时,CaSO4热解所得气体的主要成分是SO2和O2,而不是SO3的原因是               
(3)高温时,用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。
①750℃时,测得气体中含等物质的量SO2和SO3,此时反应的化学方程式是                     
②将上述反应获得的SO2通入含PtCl42-的酸性溶液,可还原出Pt,则反应的离子方程式是                            
③由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如图,则正极的电极反应式为          

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  • 难度:未知

二甲醚(CH3OCH3,沸点为-24.9℃)被称为21世纪的新型能源。科学家利用太阳能分解水生成的氢气与从烟道气中分离出的CO2在催化剂作用下合成二甲醚,并开发出直接以二甲醚为燃料的燃料电池。其合成流程如下:

(1)已知:CH3OCH3(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为:△H= -1455.0kJ·mol-1、△H=" -285.8" kJ·mol-1。写出以CO2、H2合成CH3OCH3的热化学方程式:                  
(2)15~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作CO2吸收剂。写出吸收CO2反应的化学方程式                          
(3)一定条件下用CO2和H2合成二甲醚,反应物气流量对CO2的转化率、二甲醚的选择性(是指转化生成二甲醚的碳占已转化碳的比例)影响结果如图1所示,当控制气流量为28mL· min-1时,则生成0.3mol二甲醚需要通入CO2的物质的量为            

图1                                      图2
(4)图2为二甲醚燃料电池示意图。
①a电极的电极反应式为                           
②若以1.12 L·min-l(标准状况)的速率向该电池中通入二甲醚,用该电池电解50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液,通电0.50 min后,计算理论上可析出金属铜的质量为        

  • 题型:未知
  • 难度:未知

过度排放CO2会造成“温室效应”,为了减少煤燃烧对环境造成的污染,煤的气化是高效、清洁利用煤炭的重要途径。煤综合利用的一种途径如图所示。

(1)已知①C(s) + H2O(g) = CO(g)+H2(g)      ΔH1=+131.3 kJ·mol-1
②C(s) + 2H2O(g) = CO2(g) + 2H2(g) ΔH2=+90 kJ·mol-1
则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是   ________________________,
(2)用下图原电池装置可以完成过程⑤的转化,该装置b电极的电极反应式是_______________________。

(3)在压强为0.1 MPa条件下,容积为V L的密闭容器中a mol CO与2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示,则:

①p1________p2(填“>”、“<”或“=”)。
②在其他条件不变的情况下,向容器中再增加a mol CO与2a mol H2,达到新平衡时,CO的平衡转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③在p1下,100 ℃时,CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)反应的平衡常数为________(用含a、V的代数式表示)。
(4)如图表示CO2与H2反应生成CH3OH和H2O的过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化:

关于该反应的下列说法中,正确的是________(填编号)。
A.ΔH>0,ΔS>0              B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS<0              D.ΔH<0,ΔS>0
(5)为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化的曲线如图所示:

①从反应开始到平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)=________。
②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是________(填编号)。
A.升高温度             B.将CH3OH(g)及时液化移出
C.选择高效催化剂       D.再充入1 mol CO2和3 mol H2

  • 题型:未知
  • 难度:未知

生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为 CO、CO2、H2等)与H2混合,催化合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及许多烃类物质等,是生物质能利用的方法之一.
(1)已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值(lgK)如下表:

反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),该反应的△H________0(选填:“>”、“<”、“=”);在900K时,该反应平衡常数的对数值(lgK)=_____________.
(2)甲醇是一种重要的能源和化工原料,工业上合成甲醇的反应为:CO+2H2⇌CH3OH.现已知:H2(g)、CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8KJ/mol、-283.0KJ/mol和-726.5KJ/mol。则:CH3OH不完全燃烧生成CO和液态H2O的热化学反应方程式                         .
(3)在一定温度、压强和催化条件下,工业上用CO和H2反应生成二甲醚,同时产生一种参与大气循环的无机物。则该反应的化学反应方程式为:                        
(4)下图左为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图.a电极上发生反应的电极反应式为                                   .

(5)连接下图右装置的电源为(4)问中的二甲醚燃料电池。接通电源一段时间后,观察到装置中电解质溶液颜色由无色变为蓝色,并逐渐加深。则该装置中的Cu电极应与二甲醚燃料电池中       电极(填a或b)相连。通电时发生反应的总的离子反应方程式为:                     .

  • 题型:未知
  • 难度:未知

X、Y、Z、M、Q、G六种短周期元素,原子序数依次增大。X、Z同主族,可形成离子化合物ZX;Y、M同主族,Y的一种同位素原子常用于测定文物的年代;Q形成的单质为淡黄色固体。请回答下列问题(涉及物质均用化学式表示)。
(1)离子化合物ZX中X离子的结构示意图为                ; Y在元素周期表中的位置是_______________。
(2)上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是_______________,Q与G的气态氢化物还原性更强的是__________________。
(3)工业上制备M的高纯度单质,其中一个重要反应是:由MXG3与X2在高温下反应。该反应过程必须控制无水无氧,因为MXG3遇水剧烈反应生成H2               ,而混入氧气,引起的后果是                            
(4)X2Q的燃烧热为a kJ·mol-1,下列X2Q燃烧反应的热化学方程式正确的是          

A.2X2Q(g) + O2(g) =" 2Q(s)" + 2X2O(g)△H=" -2a" kJ·mol-1
B.X2Q(g) + 2O2(g) = QO3(g) + X2O(l)△H=" +a" kJ·mol-1
C.2X2Q(g)+ 3O2(g) = 2QO2(g) + 2X2O(l)△H=" -2a" kJ·mol-1
D.X2Q(g) + 2O2(g) = QO3(g) + X2O(l)△H=" -a" kJ·mol-1

(5)熔融状态下,Z的单质和FeG2能组成可充电电池(装置示意图如下),反应原理为:2Z + FeG2 Fe + 2ZG 放电时,电池的正极反应式为:                                                          该电池的电解质为___________________。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

乙醇是重要的化工原料和液体燃料,可以在一定条件下利用CO2与H2反应制得:

请回答:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为                                 
(2)当温度T1>T2时,化学平衡常数K1           K2(填“>”、“<”或“=”)。
(3)在恒温、恒容的密闭容器中,下列描述能说明上述反应已达化学平衡状态的是                           (填字母序号)。
a.生成1molCH3CH2OH的同时生成3 mol H2O   
b.容器中各组分浓度不随时间而变化
c.容器中混合气体的密度不随时间而变化   
d.容器中气体的分子总数不随时间而变化
(4)在工业生产中,可使H2的转化率和化学反应速率同时提高的措施有                                     (写出一条合理措施即可)。
(5)工业上,常以乙醇为原料生产乙醛。根据下图所示信息,该反应是            反应(填“放热”或“吸热”),判断依据是__________________。

(6)乙醇可以作为燃料电池的燃料。某乙醇燃料电池以乙醇为燃料,使用酸性电解质,该电池负极反应的电极反应式为                                           

  • 题型:未知
  • 难度:未知

高中化学验证原电池的效果填空题