化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。
Ⅰ.氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极):
(1)对于氢氧燃料电池,下列表达不正确的是 。
A.a电极是负极,OH-移向负极 |
B.b电极的电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH- |
C.电池总反应式为:2H2+O2![]() |
D.电解质溶液的pH保持不变 |
E.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
(2)上图装置中盛有100 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时,此时图中装置中溶液的pH= (溶液体积变化忽略不计)。
Ⅱ.已知甲醇的燃烧热ΔH为-726.5 kJ·mol-1,在直接以甲醇为燃料的电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为 ,正极的反应式为 。
理想状态下,该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ,则该燃料电池的理论效率为 (燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。
以下是日常生活中常见的一些物质:①液氧、②氢气、③水、④空气、⑤二氧化碳、
⑥氯酸钾、⑦水泥、⑧石油、⑨水银、⑩碱式碳酸铜、⑾纯净的矿泉水,请你指出(填序号):
(1)属于金属单质的是,属于非金属单质的是。
(2)属于化合物的是,含有元素种类最多的化合物是。
(3)属于混合物的是。
煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题
已知:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的平衡常数随温度变化如下表:
温度/℃ |
400 |
500 |
800 |
平衡常数Kc |
9.94 |
9 |
1 |
试回答下列问题
(1)上述逆反应是: 反应(选填:“放热”、“吸热”)。
(2)在800℃发生上述反应,以表中的物质的量投入恒容反应器,其中向正反应方向移动的有 (选填A、B、C、D、E)。
A |
B |
C |
D |
E |
|
n(CO2) |
3 |
1 |
0 |
1 |
1 |
n(H2) |
2 |
1 |
0 |
1 |
2 |
n(CO) |
1 |
2 |
3 |
0.5 |
3 |
n(H2O) |
5 |
2 |
3 |
2 |
1 |
(3)已知在一定温度下:C(s)+CO2(g) 2CO(g)平衡常数K;
C(s) + H2O(g) CO(g)+H2(g)平衡常数K1;
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) 平衡常数K2 。
则K、K1、K2之间的关系是:
(4)在VL密闭容器中通入10molCO和10mol水蒸气,在T℃达到平衡,然后急速除去水蒸气(除水蒸气时各物质的物质的量不变),将混合气体燃烧,测得放出的热量为2842kJ(已知CO燃烧热为283kJ/mol,H2燃烧热为286kJ/mol),则T℃平衡常数K= 。
降低大气中CO2的含量及有效利用CO2,目前已引起各国普遍重视。
(1)在载人航天器的生态系统中,不仅要求分离去除CO2,还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化:2CO2=2CO+O2,CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为:4OH--4e-=O2↑+2H2O,则阴极反应式为。
(2)工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,在500℃下发生反应:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) 。
实验测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图1所示。
①图2是改变温度时H2的化学反应速率随时间变化的示意图,则该反应的正反应
是(填“吸热”或“放热”)反应。
②500℃达平衡时,CH3OH的体积分数为。
(1)将反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H<0,以KOH溶液为电解质溶液,设计一个原电池,其负极反应为:。
(2)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。现将你设计的原电池通过导线与下图中电解池相连,其中,a为电解液,X和Y是两块电极板,则:
①若X和Y均为惰性电极,a为CuSO4溶液,则电解时的化学反应方程式为:。
通过一段时间后,向所得溶液中加入0.2molCuO粉末,恰好恢复电解前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子的物质的量为。
②若X、Y分别为铁和铜,a仍为CuSO4溶液,则Y极的电极反应式为。
一定温度下,在一个10L密闭容器中只投反应物发生某可逆反应,其平衡常数表达式为K= ,请回答下列问题:
(1)该反应的化学方程式为___________________________________;若温度升高,K增大,则该反应是____反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)能判断该反应一定达到平衡状态的是__________(填字母序号)。
A.υ正(H2O)=υ逆(H2) |
B.容器中气体的平均相对分子质量不随时间改变 |
C.消耗nmolH2的同时消耗nmolCO |
D.容器中物质的总物质的量不随时间改变 |
(3)该反应的υ正随时间变化的关系如图,在t2时改变了某种条件,改变的条件可能是_________________________、________________________。