工业常用燃料与水蒸气反应制备H2和CO, 再用H2和CO合成甲醇。
(1)制取H2和CO通常采用:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H=+131.4 kJ·mol-1,下列判断正确的是 。
a.该反应的反应物总能量小于生成物总能量
b.标准状况下,上述反应生成1L H2气体时吸收131.4 kJ的热量
c.若CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(1) △H=-QkJ·mol-1,则Q<131.4
d.若C(s)+CO2(g)2CO(g) △H1;CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g) △H2则:△H1+△H2=+131.4 kJ·mol-1
(2)甲烷与水蒸气反应也可以生成H2和CO,该反应为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
已知在某温度下2L的密闭绝热容器中充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气,测得的数据如下表:
|
不同时间各物质的物质的量/mol |
|||
0 min |
2min |
4min |
6min |
|
CH4 |
2.00 |
1.76 |
1.60 |
n2 |
H2 |
0.00 |
0.72 |
n1 |
1.20 |
根据表中数据计算:
①0 min~2min内H2的平均反应速率为 。
②达平衡时,CH4的转化率为 。在上述平衡体系中再充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气,达到新平衡时H2的体积分数与原平衡相比 (填“变大”、“变小”或“不变”),可判断该反应达到新平衡状态的标志有______。(填字母)
a.CO的含量保持不变
b.容器中c(CH4)与c(CO)相等
c.容器中混合气体的密度保持不变
d.3ν正(CH4)=ν逆(H2)
(3)合成甲醇工厂的酸性废水中含有甲醇(CH3OH),常用向废液中加入硫酸钴,再用微生物电池电解,电解时Co2+被氧化成Co3+,Co3+把水中的甲醇氧化成CO2,达到除去甲醇的目的。工作原理如下图(c为隔膜,甲醇不能通过,其它离子和水可以自由通过)。
①a电极的名称为 。
②写出除去甲醇的离子方程式 。
③微生物电池是绿色酸性燃料电池,写出该电池正极的电极反应式为 。
盐酸、硫酸和硝酸都是重要的化工原料,也是化学实验室里必备的重要试剂。请回答下列问题:
(1) 常温下,可用铁、铝制的容器盛放浓硫酸,说明浓硫酸具有性,用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在纸上,纸逐渐变黑,说明浓硫酸具有性,实验室不能用浓硫酸干燥氨气,说明硫酸具有性。
(2) 硝酸铜是制备Cu-Zn-Al系催化剂的重要原料,工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。右图所示制备方法符合“绿色化学”思想的
是(填序号)。
(3) ①在100ml 18 mol/L浓硫酸中加入过量铜片,加热使之充分反应,产生的气体在标准状况下的体积可能是。
A.40.32 L | B.30.24 L | C.20.16 L | D.13.44 L |
②若使上述反应中剩余的铜片继续溶解,可向其中加入硝酸钠,写出反应的离子方程式 。
(4) 某同学向浸泡铜片的稀盐酸中加入H2O2后,铜片溶解,并且该反应的产物只有氯化铜和水,则反应的化学方程式为。
以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,电解质是熔融碳酸盐,电池总反应方程式为:C3H8 +5O2 = 3CO2+ 4H2O。
(1)已知: 2C3H8(g) + 7O2(g) =" 6CO(g)" + 8H2O(l)∆H1
C(s) + O2(g) = CO2 (g)∆H2
2C(s) + O2(g) = 2CO(g)∆H3
则C3H8(g) +5O2((g) = 3CO2(g) + 4H2O(l)∆H=(用∆H1、∆H2、∆H3表示)
(2)写出该电池正极的电极反应式:,电池工作时CO32-移向;用该电池电解1000 mL 1mol/L的AgNO3溶液,此电解池的反应方程式为;当电池消耗0.005 mol C3H8时,被电解溶液的pH为(溶液体积变化忽略不计)。
钠及其化合物具有广泛的用途。(1)工业上可利用反应Na(1)+ KCl(1) K(g)+ NaCl(1)来治炼金属钾,此反应利用了钠的还原性及________,
写出钠与TiCl4反应冶炼Ti的化学方程式_____________________。
(2)用Na2CO3熔融盐作电解质,CO、O2为原料组成的新型电池的研究取得了重大突破。该电池示意图如图:
负极电极反应式为________________,为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环。A物质的化学式为______________。
(3)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是
LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为: 4Li + 2SOCl2 =4LiCl + S + SO2。
请回答下列问题:
①电池的负极材料为,发生的电极反应为;
②电池正极发生的电极反应为;
合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究来自正确的理论指导,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下:
温 度(℃) |
360 |
440 |
520 |
K值 |
0.036 |
0.010 |
0.0038 |
(1)①由上表数据可知该反应为放热反应,理由是。
②理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取的措施是。(填序号)
a.增大压强 b.使用合适的催化剂
c.升高温度d.及时分离出产物中的NH3
(2)原料气H2可通过反应 CH4(g) + H2O (g)CO(g) + 3H2(g) 获取,已知该反应中,当初始混合气中的
恒定时,温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如下图所示:
①图中,两条曲线表示压强的关系是:P1P2(填“>”、“=”或“<”)。
②该反应为反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)原料气H2还可通过反应CO(g) + H2O(g)CO2 (g) + H2(g) 获取。
①T ℃时,向容积固定为5 L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08 mol·L-1,则平衡时CO的转化率为,该温度下反应的平衡常数K值为。
②保持温度仍为T ℃,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入容器进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是(填序号)。
a.容器内压强不随时间改变
b.混合气体的密度不随时间改变
c.单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2
d.混合气中n (CO) : n (H2O) : n (CO2) : n (H2)=1 : 16 : 6 : 6
硬质玻璃管是化学实验中经常使用的一种仪器,请分析下列实验(固定装置略)并回答问题。
Ⅰ、硬质玻璃管常作为气体和固体反应的场所,如图(其他装置省略,必要时可加热)。
下列实验描述不正确的是
A.固体A为无水硫酸铜时,可以检验气体X中是否含有水蒸气 |
B.固体A为铜时,可以除去N2中的O2 |
C.在空气流作用下,加热氯化铁晶体得到纯净的无水氯化铁 |
D.将氨气和空气混合气通过灼热的铂丝,可看到有红棕色气体生成 |
Ⅱ、进行微量实验:如图所示,将浓硫酸滴入装有Na2SO3固体的培养皿一段时间后,
a、b、c三个棉球变化如下表。请填写表中的空白:
棉球 |
棉球上滴加的试剂 |
实验现象 |
解释和结论 |
a |
棉球变白,微热后又恢复红色 |
||
b |
含酚酞的NaOH溶液 |
棉球变为白色 |
离子方程式: |
c |
棉球变为白色 |
结论:该气体具有性 |