(16分)甲醇又称“木醇”或“木精”,沸点64.7℃,是无色有酒精气味易挥发的液体。甲醇有毒,误饮5~10mL能双目失明,大量饮用会导致死亡。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料,可用于制造甲醛和农药,并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
(1)工业上可利用CO2和H2生产甲醇,方程式如下:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O (g) △H=Q1kJ·mol-1
又查资料得知:①CH3OH(l)+1/2 O2(g)CO2(g)+2H2(g) △H=Q2kJ·mol-1
②H2O(g)=H2O(l) △H= Q3kJ·mol-1,则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为 。
(2)工业上可用CO和H2O (g) 来合成CO2和H2,再利用(1)中反应原理合成甲醇。某温度下,将1molCO和1.5molH2O充入10L固定密闭容器中进行化学反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H>0,当反应进行到10min时达到平衡,此时测得H2为0.6 mol。回答下列问题:
①0~10min内H2O(g)的平均反应速率为 。
②若想加快正反应速率的同时提高CO的转化率,可以采用的方法是 。
a.升高温度 b.缩小容器的体积
c.增大H2O (g)的浓度 d.加入适当的催化剂
③若保持温度容积不变再向其中充入1molCO和0.5molH2O(g),重新达到化学平衡状态时,此时平衡混合气体中H2的体积分数为 。
(3)甲醇燃料电池是符合绿色化学理念的新型燃料电池,下图是以甲醇燃料电池(甲池)为电源的电解装置。已知:A、B、C、D、E、F都是惰性电极,丙中为0.1 mol/L CuSO4溶液 (假设反应前后溶液体积不变) ,当向甲池通入气体a和b时,D极附近呈红色。回答下列问题:
①a物质是 , A电极的电极反应式为 。
②乙装置中的总化学反应方程式为 。
③当乙装置中C电极收集到224mL(标况下)气体时, 丙中溶液的pH=——。
(9分)电化学原理在医学医疗中有重要应用。
(1)碘可用作心脏起搏器电源—锂碘电池的材料。该电池反应如下:2Li(s)+I2(s)2LiI(s)△H
已知:4Li(s)+O2(s)2Li2O(s)△H1 4LiI(s)+O2(s)
I2(s)+2Li2O(s)△H2,
则△H=_____________________;碘电极作为该电池的_______极。
(2)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2],其原理如图所示。
请回答下列问题:
①直流电源的负极为___________(填“A”或“B”);
②阳极室中发生的反应依次为______________________、_______________________;
③电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将_____________(填“增大”、“减小”或“不变”);若两极共收集到气体13.44L(标准状况),则除去的尿素为___________g(忽略气体的溶解)。
(8分)短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置关系如图所示。已知在同周期元素的常见简单离子中,W的离子半径最小,X、Y、Z、W的单质及其化合物在日常生活中用途极其广泛。
(1)X元素在元素周期表中的位置是____________________。
(2)X、Y、Z元素的氢化物均有两种或两种以上。
①液态YH3的电离方式与液态H2Z类似,则液态YH3中阴离子的电子式为_____________;
②在一定条件下X2H4与H2Z可发生反应,化学方程式为__________________________,反应类型为_____________________________。
(3)以W为材料制成的容器在空气中具有自我保护作用,这种容器不能贮存强碱溶液,用离子方程式表示其原因为____________________________________________。
(4)超细WY粉末被应用于大规模集成电路领域。其制作原理为W2Z3、Y2、X在高温下反应生成两种化合物,这两种化合物均由两种元素组成,且原子个数比均为1:l;其反应的化学方程式为__________________。
(7分)(1)常温下,已知0.1 mol·一元酸HA溶液中
,则溶液的pH=_____________。
①pH=3的HA与pH=l1的NaOH溶液等体积混合;反应的离子方程式为______________;混合溶液中,各离子的物质的量浓度大小关系是____________;
②0.2 mo·HA溶液与0.1 mol·
NaOH溶液等体积混合后所得溶液中(溶液体积变化忽略不计):
____________mol·
。
(2)t℃时,有pH=2的稀硫酸和pH=11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性,则该温度下水的离子积常数Kw=___________。
①该温度下(t℃),将100mL0.1 mol·的稀H2SO4与100mL0.4 mol·
的NaOH溶液混合后(溶液体积变化忽略不计),溶液的pH=___________;
②该温度下(t℃),1体积的稀硫酸和10体积的NaOH溶液混合后溶液呈中性,则稀硫酸的pH(pHa)与NaOH溶液的pH(pHb)的关系是_______________。
(9分)对合成氨的研究具有很高的应用价值。
在三个1L的密闭容器中,同温度下、使用相同催化剂分别进行反应:,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,反应达到平衡时有关数据如下表:
(1)下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填字母序号)。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2
b.
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的密度保持不变
(2)甲容器中达到平衡所需要的时间t_________5min(填“>”、“<”或“=”)。
(3)乙中从反应开始到平衡时N2的化学反应速率为__________________。
(4)分析上表数据,下列关系正确的是_________(填字母序号)。
a.mol·
b.
c.
(5)该温度下,反应的化学平衡常数K=______________(用分数表示)。
(9分)电化学原理在医学医疗中有重要应用。
(1)碘可用作心脏起搏器电源—锂碘电池的材料。该电池反应如下:
已知:2Li(s)+I2(s)=2LiI(s)△H
4Li(s)+O2(g)=2Li2O(s)△H1
4LiI(s)+O2(g)=2I2(s)+2Li2O(s)△H2
则△H=______________;碘电极作为该电池的_______极。
(2)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2],其原理如图所示。
请回答下列问题:
①直流电源的负极为___________(填“A”或“B”);
②阳极室中发生的反应依次为______________________、_______________________;
③电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将_____________(填“增大”、“减小”或“不变”);若两极共收集到气体13.44L(标准状况),则除去的尿素为___________g(忽略气体的溶解)。