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(12分)研究表面,可用NaBH4与水反应制氢氧燃料电池的氢气:BH4-+2H2...

(12分)研究表面,可用NaBH4与水反应制氢氧燃料电池的氢气:BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑(实质为水电离产生的H+被还原)。下表为pH和温度对本反应中NaBH4 半衰期的影响(半衰期是指反应过程中,NaBH4的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间)。

体系

pH

不同温度下NaBH4的半衰期(min)

0℃ 

25℃ 

50℃ 

75℃ 

8

4. 32 ×100

6. 19 ×10-1

8. 64 ×10-2

1.22 ×10-2

10

4. 32 ×102

6. 19 ×101

8. 64 ×100

1.22 ×100

12

4. 32 ×104

6. 19 ×103

8. 64 ×102

1.22 ×102

14

4. 32 ×106

6. 19 ×105

8. 64 ×104

1.22 ×104

根据要求回答下列问题:

(1)NaBH4与水反应后所得溶液显碱性,则溶液中各离子浓度大小关系为___________。

(2)从上表可知,温度对NaBH4与水反应速率产生怎样的影响?

答:                                                        

(3)反应体系的pH为何会对NaBH4与水反应的反应速率产生影响?

答:                                                      

(4)实验表明,将NaBH4溶于足量水,释放的H2比理论产量少得多(即反应一段时间后有NaBH4剩余也不再反应)。其可能原因是                     

 

(1)c(Na﹢)>c(BO2﹣)>c(OH-)>c(H+)(3分)(2)温度升高25℃,反应速率加快约7倍(3分,若答“温度越高,反应速率越快”给2分)(3)pH减小2个单位,反应速率加快100倍(3分,若答“pH值越大,反应速率越慢”给2分)(4)随着反应进行,溶液的pH值逐渐增大,反应速率变小,当pH值大于12时,半衰期很长,反应速率很小,可以认为反应停止。(3分) 【解析】 试题分析:(1)NaBH4与水反应化学方程式为NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑,溶液显碱性是BO2-水解造成的,BO2-水解,浓度就会减少,故离子浓度大小为:c(Na﹢)>c(BO2﹣)>c(OH-)>c(H+)。(2)研究温度对NaBH4与水反应速率产生的影响,就要在pH相同的条件下进行比较,可以看出温度升高25℃,反应速率加快约7倍。(3)研究pH对反应的影响,就要在温度相同的情况下进行比较,从四组数据分析可以看出pH减小2个单位,反应速率加快100倍.(4)随着反应的进行,产生的NaBO2越来越多,溶液的碱性越来越大,溶液的pH值逐渐增大,反应速率变小,当pH值大于12时,半衰期很长,反应速率很小,可以认为反应停止。 考点:化学数据的分析、盐类水解、离子浓度的大小比较。  
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考点分析:
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(6分)甲醇(CH3OH)和二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料。以CH4和H2O为原料制备甲醇和二甲醚的工业流程如下:

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根据要求回答下列问题:

(1)“反应室1”在一定条件下反应的化学方程式为                        

(2)水煤气合成二甲醚的三步反应如下:

①2H2(g)+CO(g)满分5 manfen5.comCH3OH(g)         ΔH = -90.8kJ·mol-1

②2CH3OH(g)满分5 manfen5.comCH3OCH3(g)+H2O(g)   ΔH = -23.5kJ·mol-1

③CO(g)+H2O(g)满分5 manfen5.comCO2(g)+H2(g)       ΔH = -41.3kJ·mol-1

完成热化学反应方程式:3H2(g)+3CO(g)满分5 manfen5.comCH3OCH3(g)+CO2(g);ΔH =         

(3)某科研机构研制的一种新型的质子交换膜二甲醚燃料电池(DDFC),该电池有较高的安全性。该电池总反应为CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O,其工作原理如图所示

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电极a的电极反应式为                   

 

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(12分)弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶物的溶解平衡均属于化学平衡。根据要求回答问题

(1)生活中明矾常作净水剂,其净水的原理是              (用离子方程式表示)。

(2)常温下,取0.2 mol·L-1 HCl溶液与0.2 mol·L-1 MOH溶液等体积混合,测得混合溶液后的pH=5。写出MOH的电离方程式:                          

(3)0.1mol/L的NaHA溶液中,已知有关粒子浓度由大到小的顺序为:

c(Na+)>c(HA)>c(H2A)>c(A2-

①该溶液中c(H      c(OH(填“>”、“<”或“=”)。

②作出上述判断的依据是                         (用文字解释)。

(4)含Cr2O满分5 manfen5.com的废水毒性较大,某工厂废水中含5.0×10-3 mol·L-1的Cr2O满分5 manfen5.com。为了使废水的排放达标,进行如下处理:

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绿矾化学式为FeSO4·7H2O。反应(I)的离子方程式为              

②若处理后的废水中c(Cr3+)=3.0×10-6 mol·L-1,则废水中c(Fe3+)= _________ mol·L-1。(Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH) 3]=6.0×10-31

 

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(13分)T ℃时,在容积为0.5 L的密闭容器中发生某一反应,且测得不同时间容器中四种物质A、B、C、D的物质的量变化如图所示。已知:物质A、B、C均为气态、D为固态,正反应是吸热反应。根据要求回答下列问题:

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(1)容器中反应的化学方程式为                

(2)前2 min,v(A)=______________ mol·(min·L)-1

(3)能说明该反应已达到平衡状态的是___________。

A.混合气体的压强不变

B.混合气体的密度不变

C.消耗0.1mol的B同时生成0.1mol的D

D.B的物质的量不变

(4)T ℃时,该反应的平衡常数K=_________________(保留小数点后两位)。

(5)反应达到平衡后,改变下列措施能使A的转化率增大的是________(填选项字母)。

A.只增加A的物质的量         B.移走一部分D

C.升高反应体系的温度          D.把容器的体积缩小一倍

(6)T ℃时,容积为1 L的密闭容器中,起始时充入0.2 mol A、0.4 mol B、0.3 mol C、0.5 mol D,此时v(正)        v(逆)(填“>”“<”或“=”)。

 

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相同温度下,体积均为0.25 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应:

N2(g)+3H2(g) 满分5 manfen5.com2NH3(g) ΔH =-92.6 kJ·mol-1

实验测得起始、平衡时的有关数据如下表所示,下列叙述错误的是

容器

编号

起始时各物质的物质的量/mol

达到平衡时

体系能量的变化

N2

H2

NH3

1

3

0

放出热量:23.15 kJ

0.9

2.7

0.2

放出热量:Q kJ

A.容器中反应的平衡常数相等

B.平衡时,两个容器中NH3的体积分数均为1/7

C.容器中达到平衡时放出的热量Q=23.15 kJ

D.若其他条件不变,把容器的体积改为0.5 L,则平衡时放出的热量小于23.15 kJ

 

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已知25 ℃时有关弱酸的电离平衡常数如下表:

弱酸化学式

HF

HClO

H2CO3

电离平衡常数

6.8×10-4

4.7×10-8

K1=4.3×10-7

K2=5.6×10-11

下列推断正确的是

A.常温下,同物质的量浓度NaClO与NaHCO3溶液,前者的pH较小

B.若某溶液中c(F)=c(ClO),往该溶液中滴入HCl,F-比ClO-更易结合H+

C.往饱和Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,所得溶液中c(HCO3)先增大后减小

D.同温下,等体积、等pH的HF和HClO分别与NaOH完全反应,消耗等量的NaOH

 

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