(12分)能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上合成甲醇的反应原理为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH;下表所列数据是该反应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 |
①根据表中数据可判断ΔH 0 (填“>”、“=”或“<”)。
②在300℃时,将2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容积为1L的密闭容器中,此时反应将 (填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。
(2)以甲醇、氧气为原料,KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,则负极的电极反应式为: ,随着反应的不断进行溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)如果以该燃料电池为电源,石墨作两极电解饱和食盐水,则该电解过程中阳极的电极反应式为: ;如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L,溶液的pH为12(25℃下测定),则理论上消耗氧气的体积为 mL(标况下)。
NH3可用于制造硝酸、纯碱等,还可用于烟气脱硝、脱硫。
(1)利用氧水吸收烟气中的二氧化硫,其相关反应的主要热化学方程式如下:
SO2(g)+NH3•H2O(aq)═NH4HSO3(aq) △H1=a kJ•mol-1
NH3•H2O(aq)+NH4HSO3(aq)═(NH4)2SO3(aq)+H2O(l) △H2=b kJ•mol-1
2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)═2(NH4)2SO4(aq) △H3=c kJ•mol-1
①反应2SO2(g)+4NH3•H2O(aq)+O2(g)═2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的△H=____kJ•mol-1。
②空气氧化(NH4)2SO3的速率随温度的变化如图所示,则空气氧化(NH4)2SO3的适宜温度为________。
③合成氨用的氢气是以甲烷为原料制得:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g).而混有的CO对合成氨的催化剂有毒害作用,常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO,其反应原理为:
[Cu(NH3)2CH3COO](l)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3]CH3COO•CO(l) △H<0。
吸收CO后的乙酸二氨合铜(I)溶液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,再生的适宜条件是___________________。(填字母)
A.高温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.低温、高压
(2)NH3催化氧化可制备硝酸。4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g)生成的NO被O2氧化为NO2.其他条件不变时,NO的氧化率[α(NO)]与温度、压强的关系如图所示。则p1____p2(填“>”、“<”或“=”);温度高于800℃时,α(NO)几乎为0的原因是_________。
(1)常温下,0.5 mol甲醇在氧气中充全燃烧生成CO2和液态水,放出热量363.3 kJ。写 出甲醇燃烧的热化学方程式________________________________。
(2)用铂电极电解CuSO4溶液,当C(Cu2+)降至原来的一半时停止通电,则加入下列物质中的__________(填序号)物质能使溶液恢复成原来浓度;
A.CuO B.Cu(OH)2 C.Cu D. H2O
电解后电解质溶液的PH值__________________(填“增大”“减小”或“不变”);写出电解总离子方程式________________________________。
(3)用Pt作电极电解硝酸银溶液,如图甲所示,则左边Ft电极名称是________________;发生的电极反应式为___________________。
(4)甲烷—氧气燃料电池:电解质溶液为强碱溶液,Pt作电极,在电极上分别通入甲烷和氧气。通入氧气的电极应为_______极_(填“正”或“负”),该电极上发生的电极反应式为__________________。
25℃时,部分物质的电离平衡常数如表所示:
化学式 | CH3COOH | H2CO3 | HC1O |
电离平衡常数 | 1.7×10-5 | K1=4.3×10 K2=5.6×10-11 | 3.0×10-8 |
请回答下列问题:
(1)CH3COOH、H2CO3、HC1O的酸性由强到弱的顺序为______________________。
(2)写出H2CO3的电离方程式:______________________。
(3)常温下0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液在加水稀释过程中,下列表达式的数据一定变小的是______________________(填宇母序号,下同)。
A.c(H+) B.c(H+)/c(CH3COOH)
C. c(H+)·c(OH-) D.
若该溶液升髙温度,上述4种表达式的数据增大的是_________________________。
(4)取0.10mol CH3COOH (冰醋酸)作导电性实验,测得其导电率随加入的水量变化如图所示:比较a、b点的相关性质(填“>”“<”或“=”):
n(H+)∶a_____b;c(CH3COO-)∶a_____b;完全中和时消耗NaOH的物质的量∶a_____b;
(5)H+浓度相同等体积的两份溶液A(盐酸)和B(CH3COOH)分別与锌粉反应,若最后仅有一份溶液中存在锌,放出氢气的质量相同, 则下列说法正确的是__________(填写序号)
①反应所需要的时间B>A ②开始反应时的速率A >B
③参加反应的锌的物质的量A = B ④A中有锌剩余
过渡态理论认为:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是从反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态.如图I是1molNO2与1molCO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图。
(1)试写出NO2 和CO反应的热化学方程式:____.该反应的活化能是___kJ·mol-1
(2) 图2 是某学生模仿图l画出的NO(g)+CO2(g)= NO2(g)十CO(g)的能量变化示意图。则图中E3=_kJ·mol-1,E4=____ kJ·mol-1
在甲乙丙三个不同密闭容器中按不同方式投料,一定条件下发生反应(起始温度和起始体积相同):N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,相关数据如下表所示:
容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
相关条件 | 恒温恒容 | 绝热恒容 | 恒温恒压 |
反应物投料 | lmol N2、3molH2 | 2mol NH3 | 2mol NH3 |
平衡时容器体积 | V甲 | V乙 | V丙 |
反应的平衡常数K | K甲 | K乙 | K丙 |
平衡时NH3的浓度/mol ·L-1 | C甲 | C乙 | C丙 |
平衡时NH3的反应速率/mol·L-1·min-1 | v甲 | V乙 | V丙 |
下列说法正确的是
A. V甲>V丙 B. C乙>C甲 C. K乙> K丙 D. V甲= V丙