满分5 > 高中化学试题 >

[化学一选修2:化学与技术](15分)随着能源问题的进一步突出,利用热化学循环制...

[化学一选修2:化学与技术](15分)随着能源问题的进一步突出,利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐。最近的研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)也可以用于热化学循环分解水制氢,MnFe2O4的制备流程如下:

满分5 manfen5.com

(1)原料Fe(NO3)n中n=     ,投入原料Fe(NO3)n和Mn(NO3)2的物质的量之比应为      

(2)步骤二中“连续搅拌”的目的是       ;步骤三中洗涤干净的标准是          

(3)利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为:

MnFe2O4满分5 manfen5.comMnFe2O4-x+满分5 manfen5.comO2

MnFe2O4+xH2O=MnFe2O4+xH2

请认真分析上述两个反应并回答下列问题:

①若MnFe2O4-x中x=0.8,则MnFe2O4-x中Fe2+占全部铁元素的百分比为       

②该热化学循环法制氢的优点有(答两点即可)                 

③该热化学循环法制氢尚有不足之处,进一步改进的研究方向是                     

 

(15分) (1)3 (2分) 2∶1 (2分) (2)充分反应、沉淀完全 (2分) 洗涤至流出液呈中性(2分) (3)①80%(3分) ②过程简单、无污染、物料廉价并可循环使用及氧气和氢气在不同步骤生成,因此不存在高温气体分离的问题等 (2分,每点1分,答出其中任何两点即可) ③寻找合适的催化剂,使MnFe2O4分解温度降低或找分解温度更低的氧化物(2分,其他合理答案均给分) 【解析】 试题分析:(1)Mn为+2价,设MnFe2O4中Fe的化合价为a价,根据化合价代数和为0,则2+2a+4×(-2)=0,解得a=+3,则Fe(NO3)n中n=3. 由MnFe2O4组成可知:Fe和Mn的个数之比为1:2,根据质量守恒可知,Fe(NO3)n与Mn(NO3)2 二者之比 2:1; (2)连续搅拌是为了让二者充分反应.沉淀可能附着KOH等,洗涤至中性,说明洗涤干净,保证产物纯净; (3)①x=0.8时,铁的总价态为(4-0.8)×2-2=4.4,设1mol MnFe2O4-0.8中含Fe2+、Fe3+物质的量分别为xmol、ymol,则有x+y=2,2x+3y=4.4,联立解得:x=1.6,y=0.4, 则1mol MnFe2O4-0.8中含Fe2+的物质的量为1.6mol,则Fe2+占的百分率为×100%=80%; ②由流程图可以看出过程简单、节约能量、无污染、物料廉价并可循环使用及氧气和氢气在不同步骤生成,不存在高温气体分离的问题等. ③由MnFe2O4MnFe2O4-x+O2↑,反应需要较高的温度,需要消耗大量的能源,因此寻找合适的催化剂,使MnFe2O4分解温度降低或找分解温度更低的氧化物是该热化学循环法制氢的不足之处 考点:考查了工艺流程和实验设计的评价等相关知识。  
复制答案
考点分析:
相关试题推荐

(16分)为检验溶液中是否含有Cl-,某同学采用向溶液中先加HNO3,再加AgNO3,溶液的实验方案,若有白色沉淀生成,则证明有Cl-。对此结论,有人提出了质疑,设计了如下探究性实验。

实验一:向Na2SO4溶液中滴加AgNO3溶液

编号

Na2SO4溶液

AgNO3溶液

现象

体积/mL

浓度/(mol·L-1)

体积/滴

浓度/(mol·L-1)

1

l

3

2

出现大量白色沉淀

1

1

3

0.5

出现少量白色沉淀

1

1

3

0.1

有些许浑浊

1

1

3

0.0l 

无明显变化

(1)实验一中产生沉淀的离子方程式为         

(2)学生设计了如下表格,对实验一内容进行理论计算,请帮他完成表格。(表中不要留空格)。

[25℃时Ksp(Ag2SO4)=1.2×10-5,Ksp(AgCl)=1.8×10-10]

编号

AgNO3浓度/(mol·L-1)

稀释后Ag+浓度/(mol·L-1)

混合液中SO42-的最小理论检出浓度/(mol·L-1)

2

0.2

0.0003

0.5

 

0.0048

0.1

0.0l 

0.12

 

0.001

 

若向l mL某溶液中加入3滴0.1 mol/L AgNO3溶液,分析上面数据,判断下列说法正确的是       (填字母序号)。

A.混合液中c(SO42-)=0.1 mol/L时不会产生Ag2SO4沉淀

B.混合液中c(SO42-)=1 mol/L时不会产生Ag2SO4沉淀

C.无论SO42-浓度大小都会产生Ag2SO4沉淀

D.若使用0.01 mol/L AgNO3溶液,可基本排除SO42-对Cl-检验构成的干扰

(3)将实验一中编号③中的理论计算结果与现象对照,发现理论上大部分Ag+应该形成沉淀,这与“有些许浑浊”的现象相矛盾。为探究真相,在实验一的基础上继续设计了以下实验。

实验二:

编号

AgNO3溶液

浓度/(mol·L-1)

现象

向沉淀中滴加硝酸后的现象

2

出现大量白色沉淀

滴加稀硝酸,沉淀大量溶解;改加浓硝酸,沉淀较快消失

0.5

出现少量白色沉淀

滴加稀硝酸,沉淀基本消失

对于Ag2SO4溶于硝酸的原因提出了如下假设,请完成假设一。(已知:H2SO4===H++HSO4-

HSO4-满分5 manfen5.comH++SO42-;假设二可能的原因是NO3-与Ag+形成配位化合物)

假设一:                                 

假设二:NO3-对Ag2SO4溶解起作用。

(4)从下列限选试剂中选择适当试剂并设计实验方案,分别验证假设一和假设二是否成立。请写出实验步骤和结论                (限选试剂:Ag2SO4固体、浓HNO3、NaNO3饱和溶液、CaSO4固体)

(5)通过(4)的实验,若证实假设一成立,请用平衡理论解释Ag2SO4溶解的原因               

 

查看答案

(14分)I.CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。已知:

CH4(g)+2O2(g) =CO2(g)+2H2O(g)    △H1=a kJ/mol

CO(g)+H2O(g) =CO2(g)+H2(g)       △H2=b kJ/mol

2CO(g)+O2(g) =2CO2(g)            △H3=c kJ/mol

(1)求反应CH4(g)+CO2(g) =2CO(g)+2H2(g)  △H=     kJ/mol(用含a、b、c的代数式表示)。

(2)一定条件下,等物质的量的(1)中反应生成的气体可合成二甲醚(CH3OCH3),同时还产生了一种可参与大气循环的无机化合物,该反应的化学方程式为        

(3)用Cu2Al2O4做催化剂,一定条件下发生反应:CO2(g)+CH4(g) =CH3COOH(g),温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率的关系如图,回答下列问题:

满分5 manfen5.com

①250~300℃时,乙酸的生成速率降低的原因是            

②300~400℃时,乙酸的生成速率升高的原因是           

Ⅱ.钠硫电池以熔融金属Na、熔融S和多硫化钠(Na2SX)分别作为两个电极的反应物,多孔固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,其反应原理如下图所示:

Na2SX 满分5 manfen5.com2Na+xS (3<x<5)

满分5 manfen5.com    满分5 manfen5.com

(4)根据上表数据,判断该电池工作的适宜温度应为     (填字母序号)。

A.100℃以下      B.100℃300℃

C.300℃~350℃   D.350℃2050℃

(5)关于钠硫电池,下列说法正确的是     (填字母序号)。

A.放电时,电极A为负极          

B.放电时,Na+的移动方向为从B到A

C.充电时,电极A应连接电源的正极

D.充电时电极B的电极反应式为SX2--2e-=xS

(6)25℃时,若用钠硫电池作为电源电解500mL 0.2mol/L NaCl溶液,当溶液的pH变为l3时,电路中通过的电子的物质的量为    mol,两极的反应物的质量差为     g。(假设电解前两极的反应物的质量相等)

 

查看答案

(13分)A、B、D是由常见的短周期非金属元素形成的单质,常温下A是淡黄色粉末,B、D是气体,F、G、H的焰色反应均为黄色,水溶液均显碱性,E有漂白性。它们之间的转化关系如图所示(部分产物及反应条件已略去),回答下列问题:

满分5 manfen5.com

(1)A所含元素在周期表中的位置为     ,C的电子式为     

(2)A与H在加热条件下反应的化学方程式为     

(3)25℃时,pH均为10的H和G溶液,由水电离出的c(OH-)之比为      

(4)将A溶于沸腾的G溶液中可以制得化合物I,I在酸性溶液中不稳定,易生成等物质的量的A和E,I在酸性条件下生成A和E的离子方程式为          。I是中强还原剂,在纺织、造纸工业中作为脱氯剂,向I溶液中通入氯气可发生反应,参加反应的I和氯气的物质的量比为1:4,该反应的离子方程式为       

(5)向含有0.4mol F、0.1 mol G的混合溶液中加入过量盐酸,完全反应后收集到a L气体C(标准状况),取反应后澄清溶液,加入过量FeCl3溶液,得到沉淀3.2g,则a=     

 

查看答案

在一定条件下,将A和B各0.32mol充10L恒容密闭容器中,发生反应:

A(g)+B(g) 满分5 manfen5.com2C(g)  H<0,反应过程中测定的数据如下表,下列说法正确的是

t/min

0

2

4

7

9

n(B)/mol

0.32

0.24

0.22

0.20

0.20

A.反应前2 min的平均速率v(C)=0.004 mol/(L·min)

B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v (逆)> v (正)

C.其他条件不变,起始时向容器中充入0.64mol A和0.64mol B,平衡时n(C)<0.48mol

D.其他条件不变,向平衡体系中再充0.32mol A,再次平衡时,B的转化率增大

 

查看答案

下列实验装置和操作能达到实验目的的是

满分5 manfen5.com

 

 

查看答案
试题属性

Copyright @ 2008-2019 满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.