下列关于电化学的理解正确的是
A.原电池一定是负极材料失电子,发生氧化反应
B.电解池的电极材料一定不参与电极反应
C.原电池的负极和电解池的阳极一定发生氧化反应
D.原电池中的阳离子移向负极,电解池中的阳离子则移向阴极
下列关于化学基本原理和基本概念的几点认识中正确的是
A、反应的活化能越大,反应速率越快
B、一般认为沉淀离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时,则认为已经沉淀完全
C、由于Ksp(BaSO4)小于Ksp(BaCO3),因此不可能使生成的BaSO4沉淀再转化为BaCO3沉淀
D.不能使酸碱指示剂显色的溶液是中性溶液
(16分)目前工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇,某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究。已知在不同温度下的化学反应。平衡常数(K1、K2、K3)如下所示:
请回答下列问题:
(1)反应②是______________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=_____________(用K1、K2表示)。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡逆向移动,可采取的措施有_______________(填字母序号)
A.缩小反应容器的容积 B.扩大反应容器的容积
C.升高温度 D.使用合适的催化剂
E.从平衡体系中及时分离出CH3OH
(4)500℃时,测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L-1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时v正____________v逆(填“>”、“=”或“<”).
(5)甲醇是重要的基础化工原料,又是一种新型的燃料,最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极加入甲醇,电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它们在高温下能传导O2-离子,该电池的正极反应式为_________________。电池工作时,固体电解质里的O2-向_____________极移动。
(6)300℃时,在一定的压强下,5molCO与足量的H2在催化剂的作用下恰好完全反应变化的热量为454kJ。在该温度时,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
下列说法正确的是______________________。
A.2c1>c3 B.a+b<90.8 C.2p 2<p3 D.α1+α3<1
(8分)(1)已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数:
弱酸化学式 | HSCN | CH3COOH | HCN | H2CO3 |
电离平衡常数 | 1.3×10—1 | 1.8×10—5 | 4.9×10—10 | K1=4.3×10—7 K2=5.6×10—11 |
①25℃时,将20mL0.1mol/LCH3COOH溶液和20mL0.1mol/LHSCN溶液分别与20mL 0.1mol/LNaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)的变化如图所示:
反应初始阶段两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是:________________.
反应结束后所得两溶液中,c(SCN—) c(CH3COO—)(填“>”、“<”或“=”)
②若保持温度不变,,下列量会变小的是______________(填序号)
a.c(CH3COO-) b.c(H+) c.Kw d.醋酸电离平衡常数
(2)若往20mL0.1mol/L的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液,测得混合溶液的温度变化如右图所示,下列有关说法正确的是_______________。
①该烧碱溶液的浓度为0.02mol·L-1
②该烧碱溶液的浓度为0.01mol·L-1
③HNO2的电离平衡常数:b点>a点
④从b点到c点,混合溶液中一直存在:c(Na+)>c(NO2-)>c(OH-)>c(H+)
(16分)碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题:
(1)用CH4 催化还原NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g)+ 4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+ 2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·molˉ1
CH4(g)+ 4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+ 2H2O(g) ΔH2
若2 mol CH4 还原NO2 至N2,整个过程中放出的热量为1734 kJ,则ΔH2= ;
(2)据报道,科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应为:Fe2O3(s)+ 3CH4(g)2Fe(s)+ 3CO(g)+6H2(g) ΔH>0
①若反应在5L的密闭容器中进行,1min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g。则该段时间内CO的平均反应速率为________________。
②若该反应在恒温恒压容器中进行,能表明该反应达到平衡状态的是____________
a.CH4的转化率等于CO的产率
b.混合气体的平均相对分子质量不变
c.v(CO)与v(H2)的比值不变
d.固体的总质量不变
③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示,当温度由T1升高到T2时,平衡常数KA KB(填“>”、“<”或“=”)。纵坐标可以表示的物理量有哪些 。
a.H2的逆反应速率
b.CH4的的体积分数
c.混合气体的平均相对分子质量
d.CO的体积分数
(3)甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50ml2mol/L的氯化铜溶液的装置示意图:
请回答:
①甲烷燃料电池的负极反应式是:__________________________。
②当A中消耗0.05mol氧气时,B中________________极(填“a”或“b”)增重________________g。
(4)工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低,而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氨的电化学合成,从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为:N2+3H22NH3,该过程中还原反应的方程式为 。
(10分)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法:保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,除去浮渣层,即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水,设计装置示意图,如图所示。
(1)实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,产生气泡速率缓慢,无法使悬浮物形成浮渣。此 时,可向污水中加入适量的 。
a.BaSO4 b.CH3CH2OH c.Na2SO4 d.NaOH
(2)电解池阳极发生了两个电极反应,其中一个反应生成一种无色气体,则阳极的电极反应式分别是
①.______________________;②. 。
(3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是____________________。
(4)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料作电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环(如图)。A物质的化学式是____________________。