甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO (g) + 2H2(g) CH3OH (g) △H 1 (反应1)
该反应的原料CO和H2本身都可作为燃料提供动力,已知这两种物质燃烧的热化学方程式为: △H2=-283 kJ·mol-1 (反应2)
△H3=-242 kJ·mol-1 (反应3)
某些化学键的键能数据如下表:
化学键 |
C-C |
C-H |
H-H |
C-O |
C![]() |
H-O |
键能/kJ·mol-1 |
348 |
413 |
436 |
358 |
1072 |
463 |
请回答下列问题:
(1)反应1的焓变△H1= 。
(2)CH3OH (g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为:
CH3OH(g)+O2(g) ="=" CO2(g)+2H2O(g) △H4
该反应的焓变△H4= 。
与CO和H2相比,甲醇作为汽车动力燃料的优点是 。
(3)反应1的平衡常数表达式为 。
为提高甲醇的产率,可以采取的措施有 (写出3点)。既能提高产率,又能提高反应速率的措施是 。
(4)甲醇-空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池,该燃料电池的电池反应式为:CH3OH(l)+O2(g) ="=" CO2(g)+2H2O(l)。其工作原理示意图如下:
①在上图的横线上标出a、b、c、d四个出入口通入或排出的物质名称(或化学式)
②负极的电极反应式为 。
如下图所示装置,请回答下列问题:
(1)若烧杯中溶液为稀硫酸,则观察到的现象为__________________。
两极反应式为:正极_______________________________;
负极_______________________________。
该装置将_________能转化为_________能。
(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液,则负极为________,电子流向:__ _______________总反应方程为____________________________。
常温下,向25 mL 0.1 mol/L MOH溶液中逐滴加入0.2 mol/L HA溶液,曲线如图所示(体积变化忽略不计)。回答下列问题:
(1)写出MOH在水溶液中的电离方程式
(2)MOH与HA恰好完全反应时,溶液呈_____性(填“酸”、“碱”或“中”),理由是(用离子方程式表示)_______;此时,混合溶液中由水电离出的c(H+)___ 0.2 mol/L HA溶液中由水电离出的c(H+)(填“>”“<”或“=”)。
(3)写出B点混合溶液中各离子浓度的大小关系__________;
(4)D点时,溶液中c(A-)+c(HA)________2 c(M+)(填“>”“<”或“=”);若此时测得混合溶液的pH = 3,则 c(HA) + c(H+) = __________mol/L(数字表达式,不必具体算出结果)
在一固定容积的密闭容器中进行着如下反应:
CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) 其平衡常数K和温度t的关系如下:
t℃ |
700 |
800 |
850 |
1000 |
1200 |
K |
2.6 |
1.7 |
1.0 |
0.9 |
0.6 |
(1) K的表达式为: ;
(2) 该反应的正反应为 反应(“吸热”或“放热”);
(3)下列选项中可作为该反应在850℃时已经达到化学平衡状态的标志的是:
A.容器中压强不再变化 B.混合气体中CO浓度不再变化
C.混合气体的密度不再变化 D.c(CO2) =" c(CO)=" c(H2) = c(H2O)
(4)当温度为850℃,某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表:
CO |
H2O |
CO2 |
H2 |
0.5 mol |
8.5 mol |
2.0 mol |
2.0 mol |
此时上述的反应中正、逆反应速率的关系式是(填代号)。
a.v(正)>v(逆) b.v(正)<v(逆) c.v(正)=v(逆) d.无法判断
影响化学反应速率的因素很多,某课外兴趣小组用实验的方法研究反应速率的有关问题。
(1)实验1探究Mg与盐酸反应速率的变化规律
取一段镁条,用砂纸擦去表面的氧化膜,铜丝缠着镁条伸入装置甲中,使镁条浸入锥形瓶内的体积为2L稀盐酸(足量)中。镁条和盐酸反应生成H2的体积与反应时间的关系曲线如图2所示。
① 从图2中看出0-6min内平均反应速率最快的时间段是。(填代号)
A.0-2minB.2-4min C.4-6min
② 请计算4-6min 时间内,用HCl表示的平均反应速率为________。(假设图2氢气体积均已换算为标准状况下的体积,且溶液体积变化可忽略)
③图1装置甲中与镁条相连的铜丝若一起浸入稀盐酸中对反应速率影响下列说法正确的是
A.加快反应速率但生成氢气的总量不变B.减慢反应但增大生成氢气总量
C.不影响反应速率 D.加快反应速率但生成氢气的总量减小
(2)实验2探究酸浓度对MnO2与H2O2反应速率的影响
已知MnO2+H2O2+2H+Mn2++O2↑+2H2O,现取等量MnO2和下表有关物质,在相同温度下进行4组实验,分别记录收集20.0 mL氧气所需时间。
实验编号 |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
Ⅳ |
10%H2O2的体积/mL |
5.0 |
5.0 |
V1 |
V2 |
20%硫酸的体积/mL |
0 |
0.5 |
1.0 |
V3 |
水的体积/mL |
15 |
14.5 |
V4 |
13.5 |
所需时间t/s |
t1 |
t2 |
t3 |
t4 |
①上表中V1=mL, V3=mL。
②有同学提出实验I不可作为实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的对比实验,其理由是。
③若实验测得t2>t3>t4,则可得出的实验结论是。
目前世界各国获得镁的主要来源从海水中提取,以下是提取镁的过程中涉及到的几种物质常温下的溶度积常数,根据你所学的知识回答下面的几个问题:
物质 |
CaCO3 |
MgCO3 |
Ca(OH)2 |
Mg(OH)2 |
溶度积 |
2.8×10-9 |
6.8×10-6 |
5.5×10-6 |
1.8×10-11 |
(1)在从海水中提取镁时,往往用到贝壳(主要成分是CaCO3),你认为(填“能”或“不能”)通过将贝壳研磨成粉末直接投入海水里制备含镁的沉淀,理由是。如果不能直接投入,应将贝壳作何处理,试写出化学方程式:。(若第一个空格填“能”,此空格不填;若填“不能”, 此空格只须第一步处理的化学反应方程式。)
(2)已知某地海水中的镁离子的浓度为1.8×10-3 mol·L-1,则常温下要使镁离子产生沉淀,溶液pH最低应为。
(3)实验室中常用CaCO3制CO2,其产物之一的氯化钙是应用广泛的化学试剂,可作干燥剂、冷冻剂等。为了测定某氯化钙样品中钙元素的含量,进行如下实验:
(I)准确称取氯化钙样品0.2000g,放入烧杯中,加入适量6mol/L的盐酸和适量蒸馏水使样品完全溶解,再加入35mL 0.25mol/L (NH4)2C2O4溶液,水浴加热,逐渐生成CaC2O4沉淀,经检验,Ca2+已沉淀完全。
(II)过滤并洗涤(I)所得沉淀。
(III)加入足量的10% H2SO4溶液和适量的蒸馏水,(II)中沉淀完全溶解,溶液呈酸性,加热至75℃,趁热逐滴加入0.05000 mol/L KMnO4溶液16.00mL,恰好完全反应。请回答:
已知滴定过程发生的反应为2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ ="=2" Mn2+ +10 CO2↑+8 H2O(已配平)
①0.05000 mol/L KMnO4溶液标准溶液应置于(选填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
②滴定终点的现象为。
③该氯化钙样品中钙元素的质量百分数为。