23.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)。
(15分)目前,“低碳经济”备受关注,CO2的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。
(1)向浓CaCl2溶液中通入NH3和CO2,可以制得纳米级碳酸钙(粒子直径在1〜10nm之间)。
①向浓CaCl2溶液中通入NH3和CO2气体制纳米级碳酸钙时,应先通入NH3,后通 入CO2。制备纳米级碳酸钙的离子方程式为______________
②判断产品中是否含有纳米级碳酸钙的实验方法为_____________。
(2)—定条件下,C(s)和H2O(g)反应,能生成CO2(g)和H2(g)。将C(s)和H2O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器中,发生反应:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g),其相关数据如下表所示:
①T10C时,该反应的平衡常数K=_______
②乙容器中,当反应进行到1.5min时,H20(g)的物质的量浓度_______ (填选项字母)。
A.=0.8 mol/LB.-1.4 mol/L
C.<1.4 mol/LD.>1.4 mol/L
③丙容器的容积为1L,t20C时,起始充入a mol C02和bmol H2(g),反应达到平衡时,测得CO2的转化率大于H2的转化率,则的值需满足的条件为______________;
④丁容器的容积为1L,T10C时,按下列配比充入C(s)、H2O(g)、CO2(g)和H2(g),达到平衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同的是_______(填选项字母)。
A.0.6 mol、1.0 mol、0.5 mol、1.0 mol
B.0.6 mol、2.0 mol、O mol、O mol
C.1.0 mol、2.0 mol、1.0 mol、2.0 mol
D.0.25 mol、0.5 mol、0.75 mol、1.5 mol
(3)CO2在一定条件下可转化为甲醚(CH3OCH3)。用甲醚燃料电池做电源,用惰性电极电解饱和K2SO4溶液可制取H2SO4和KOH,实验装置如下图所示:
①甲醚燃料电池的负极反应式为________
②A口导出的物质为_____________________(填化学式)。
③若燃料电池通入CH3OCH3(g)的速率为0.1mol/min-1,2 min时,理论上C口收集到标准状况下气体的体积为______________
(14分)X、Y、Z、W均为中学化学中常见的单质或化合物,它们之间的转化关系如下图所示(水及部分产物已略去)。
(1)若X为金属单质,W是某强酸的稀溶液。X与过量W反应生成Y的离子方程式为_________。向Z溶液中加入某种试剂_______(填试剂名称或化学式),若出现蓝色沉淀,即可判断Z溶液中阳离子的存在。
(2)若X为非金属单质,W是空气的主要成分之一。它们之间转化的能量变化如图A所示,则X+W→Z的热化学方程式为_______。
(3)若X、Y为正盐,X的水溶液显酸性,W为一元强碱(化学式为MOH),Z的电离方程式为_______。室温下,若用0.1 mol/L的W溶液滴定V mL 0.1 mol/L HA溶液,滴定曲线如图B所示,则a、b、c、d四点溶液中水的电离程度最大的是______点;a点溶液中离子浓度的大小顺序为______________;取少量c点溶液于试管中,再滴加0.1 mol/L盐酸至中性,此时溶液中除H+、OH-外,离子浓度的大小顺序为______________。
(4)若X为强碱,常温下W为有刺激性气味的气态氧化物。常温时,将Z的水溶液露置于空气中,请在图C中画出其pH随时间(t)的变化趋势曲线图(不考虑水的挥发)。
写出下列离子方程式:
(1)泡沫灭火器原理:__________________________________________________________________
(2)胃舒平治疗胃酸过多:____________________________________________________________
(3)FeS除去废水中铅离子:_____________________________________________________
已知氨水的电离度(电离度是指溶液中已电离的溶质分子数占电离前溶质分子总数的百分率)与醋酸的电离度在同温、同浓度下相等,溶有一定量的氯化铵溶液呈碱性。现象少量的Mg(OH)2悬浊液中加入适量的饱和氯化铵溶液,固体完全溶解.对此:
甲同学的解释是:
Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-①
NH4++H2ONH3·H2O+H+②
H++OH-=H2O③
由于NH4+水解显酸性,H+与OH-反应生成水,导致反应①平衡右移,沉淀溶解。
乙同学的解释是:
Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-①
NH4++OH-NH3·H2O②
由于NH4Cl电离出的NH4+与Mg(OH)2电离出的OH-结合,生成了弱电解质NH3·H2O,导致反应①平衡右移,沉淀溶解。
(1)丙同学不能肯定那位同学的解释合理,于是,选用下列的一种试剂来证明甲、乙两位同学的解释只有一种正确,他选用的试剂是 (填写编号)
A.NH4NO3 | B.CH3COONH4 | C.Na2CO3 | D.NH3·H2O |
(2)丙同学将所选试剂滴入Mg(OH)2的悬浊液中,Mg(OH)2溶解,由此推知:甲和乙那位同学的解释更合
理(填“甲”和“乙”)。
常温下,将某一元酸HA和NaOH溶液等体积混合,两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如下表,请回答:
实验编号 |
HA物质的量浓度(mol·L-1) |
NaOH物质的量浓度(mol·L-1) |
混合溶液的pH |
甲 |
0.2 |
0.2 |
pH=a |
乙 |
c |
0.2 |
pH=7 |
丙 |
0.2 |
0.1 |
pH>7 |
丁 |
0.1 |
0.1 |
pH=9 |
(1)不考虑其它组的实验结果,单从甲组情况分析,如何用a (混合溶液的pH)来说明HA是强酸还是弱酸_________________________________________________________。
(2)不考虑其它组的实验结果,单从乙组情况分析,C是否一定等于0.2________(选填“是”或“否”)。
(3)丙组实验结果分析,HA是________酸(选填“强”或“弱”)。(4)丁组实验所得混合溶液中由水电离出的c(OH-)=________mol·L-1。
(4)写出该混合溶液中下式的精确结果(可写出算式,不能做近似计算):c(Na+)-c(A-)=________mol·L-1