(12分)甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
I: CH4(g)+H2O(g)=CO(g) + 3H2(g) △H =+206.0 kJ·mol-1
II:CO(g)+2H2(g)=CH3OH (g) △H =-129.0 kJ·mol-1
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH (g)和H2(g)的热化学方程式为 。
(2)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O ( g )通入容积为10 L的反应室,在一定条件下发生反应I,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如下图。
①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示该反应的平均反应速率为 。
②100℃时反应I的平衡常数为 。
(3)在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是 (填字母序号)。
A.c ( H2 )减少 B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH 的物质的量增加 D.重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )减小
E.平衡常数K增大
(4)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+ 做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程:
① 写出阳极电极反应式 。
② 写出除去甲醇的离子方程式 。
(10分)铝元素在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3、FeO、SiO2)中。工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。
(1)在滤液A中加入漂白液,目的是氧化除铁,所得滤液B显酸性。
①检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为: (注明试剂、现象)。
②将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出,可选用的最好试剂为 (填代号)。
a.氢氧化钠溶液 b.硫酸溶液 c.氨水 d.二氧化碳
③由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为:边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、冷却结晶、
(填操作名称)、洗涤。
④该过程中涉及某氧化还原反应如下,请完成配平:
Fe2++ ClO-+ = Fe(OH)3↓+ C1-+
(2)SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠,可采用的装置为 (填代号)。
(14分)A、B、C、D、E是五种短周期的主族元素,它们的原子序数依次增大,A、
D都能与C按原子个数比为1:1或2:1形成化合物,A、B组成的气态化合物的水溶
液呈碱性,E与C的最外层电子数相同。
(1)画出D的原子结构示意图 ,E元素在周期表中的位置是 。
(2)A与C形成原子个数比为1:1的化合物甲,其中含有化学键类型为 。
(3)D与C按原子个数比为1:1形成化合物的电子式是 。
(4)B、C所形成氢化物的稳定性由强到弱的顺序是 (填具体的化学式)。
(5)F是一种历史悠久、应用广泛的金属元素。若将F金属投入到盐酸溶液中,生成了浅绿色溶液M。写出M的酸性溶液和A与 C形成的化合物甲反应的离子方程式 。
(6)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以A2、B2为电极反应物,以HCl—NH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池,试写出该电池的正极电极反应式: ;放电时溶液中H+移向 (填“正”或“负”)极。
(7) E(s)+O2(g) EO2(g) △H1 E(g)+O2(g) EO2(g) △H2,则△Hl △H2(填“>”或“<”或“=”)。
(14分)A、B、C、D均为中学化学常见的纯净物,A是单质。它们之间有如下的反应关系:
(1)若A是淡黄色固体,C、D是氧化物,且C是造成酸雨的主要物质。写出其中D与水反应生成的酸名称 。
(2)若B是气态氢化物。C、D是氧化物且会造成光化学烟雾污染。写出③反应的化学方程式 。
(3)若D物质具有两性,②③反应均要用强碱溶液,④反应是通入过量的一种引起温室效应的主要气体。写出④反应离子方程式 。
(4)若A是太阳能电池用的光伏材料。C、D为钠盐,两种物质中钠、氧外的元素为同一主族,且溶液均显碱性。写出②反应的化学方程式 。
(5)若A是应用最广泛的金属。④反应用到A,②⑤反应均用到同一种非金属单质。写出④反应的离子方程式 。
强酸性溶液X中可能含有Na+、K+、NH4+、Fe2+、A13+、CO32-、SO32-、SO42-、C1-
中的若干种,某同学为了确认其成分,取X溶液进行连续实验,实验过程及产物如下:
下列结论正确的是( )
A.X中肯定存在Na+、Fe2+、A13+、NH4+、SO42―
B.气体F经催化氧化可直接生成气体D
C.沉淀C一定是BaSO4、 沉淀G一定是Fe(OH)3 、沉淀I一定是Al(OH )3
D.X中不能确定的离子是 A13+ 、Na+、K+和C1―
臭氧是理想的烟气脱硝剂,其脱硝反应为: 2NO2(g)+O3(g) N2O5(g)+O2(g),反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是( )
A | B | C | D |
升高温度,平衡常数减小 | 0~3s内,反应速率为: v(NO2)=0.2mol·L-1 | t1时仅加入催化剂,平衡正向移动 | 到达平衡时,仅改变x,则x为c(O2) |