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        1. 精英家教網 > 高中化學 > 題目詳情

          (14分)化學在能源開發(fā)與利用中起著十分重要的作用。
          (1)蘊藏在海底的可燃冰是高壓下形成的外觀像冰的甲烷水合物固體.被稱之為“未來能源”。在25℃、101 kPa下,1g甲烷完全燃燒生成和液態(tài)水時放熱55.6 kJ。甲烷燃燒的熱化學方程式為 ______:相同條件下,356 g可燃冰(分子式為CH4·9H2O,Mr=178)釋放的甲烷氣體完全燃燒生成CO2和液態(tài)水,放出的熱量為_______kJ。
          (2)二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體,可作為一種新型能源,具有清潔、高效的優(yōu)良性能。由合成氣(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制各二甲醚,其中的主要過程包括以下四個反應:
          甲醇合成反應:
          (Ⅰ)CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)  △H1=-90.1kJ?mol-1
          (Ⅱ)CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49.0kJ?mol-1
          水煤氣變換反應:(Ⅲ)CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2 (g) △H3=-41.1kJ?mol-1
          二甲醚合成反應:(Ⅳ)2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24.5kJ?mol-1
          ①分析二甲醚合成反應(iv)對于CO轉化率的影響___________________________________。
          ②由H2和CO直接制備二甲醚(另一產物為水蒸氣)的熱化學方程式為:__________________。根據(jù)化學反應原理,分析增加壓強對直接制備二甲醚反應的影響_________________________________。
          (3)二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點。若電解質為堿性,二甲醚直接燃料電池的負極反應為______________________,一個二甲醚分子經過電化學氧化,可以產生________電子的電量。

          (1)2O2(g)+CH4(g)═CO2(g)+H2O(l) △H=-889.6kJ/mol   1779.2
          (2)①消耗甲醇,促進甲醇合成反應(Ⅰ)平衡右移,CO轉化率增大;生成的H2O,通過水煤氣變換反應(Ⅲ)消耗部分CO
          ②2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-204.7kJ?mol-1
          該反應分子數(shù)減少,壓強升高使平衡右移,CO和H2轉化率增大,CH3OCH3產率增加.壓強升高使CO和H2濃度增加,反應速率增大
          (3)CH3OCH3+16OH-12e=2CO32+11H2O;12

          解析試題分析:(1)1g甲烷完全燃燒生成和液態(tài)水時放熱55.6 kJ,則16g甲烷即1mol甲烷完全燃燒生成和液態(tài)水時放熱55.6 kJ×16=889.6kJ,因此甲烷燃燒的熱化學方程式為2O2(g)+CH4(g)═CO2(g)+H2O(l) △H=-889.6kJ/mol。356 g可燃冰(分子式為CH4·9H2O,Mr=178)中甲烷的質量是356g×=32g,即含有2mol甲烷,所以釋放的甲烷氣體完全燃燒生成CO2和液態(tài)水,放出的熱量為889.6kJ/mol×2mol=1779.2kJ。
          (2)①二甲醚合成反應(Ⅳ)對于CO轉化率的影響,消耗甲醇,促進甲醇合成反應(Ⅰ)CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)平衡右移,CO轉化率增大;生成的H2O,通過水煤氣變換反應(Ⅲ)CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2 (g)消耗部分CO,故答案為:消耗甲醇,促進甲醇合成反應(Ⅰ)平衡右移,CO轉化率增大;生成的H2O,通過水煤氣變換反應(Ⅲ)消耗部分CO;
          ②Ⅰ、CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1=-90.1kJ?mol-1、Ⅳ、2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24.5kJ?mol-1,依據(jù)蓋斯定律Ⅰ×2+Ⅳ得到:2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3+H2O(g) △H=-204.7kJ?mol-1。該反應是氣體體積減小的反應,增加壓強平衡正向進行,反應速率增大,CO和H2轉化率增大,CH3OCH3產率增加;故答案為:2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ?mol-1;該反應分子數(shù)減少,壓強升高使平衡右移,CO和H2轉化率增大,CH3OCH3產率增加.壓強升高使CO和H2濃度增加,反應速率增大;
          (3)原電池中負極失去電子,則二甲醚在負極發(fā)生氧化反應。若電解質為堿性,二甲醚直接燃料電池的負極反應為二甲醚失電子生成碳酸根,結合原子守恒和電荷守恒寫出電極反應為:CH3OCH3+16OH-12e=2CO32+11H2O; 根據(jù)負極電極反應式可知一個二甲醚分子經過電化學氧化,可以產生12個電子的電量。
          考點:考查熱化學方程式書寫、反應熱計算;外界條件對反應速率和平衡狀態(tài)的影響以及原電池原理

          練習冊系列答案
          相關習題

          科目:高中化學 來源: 題型:填空題

          尿素(H2NCONH2)是一種非常重要的高氮化肥,在工農業(yè)生產中有著非常重要的地位。
          (1)工業(yè)上合成尿素的反應如下:
          2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2(l)  △H=-103.7 kJ·mol-1
          下列措施中有利于提高尿素的生成速率的是           

          A.采用高溫
          B.采用高壓
          C.尋找更高效的催化劑
          D.減小體系內CO2濃度
          (2)合成尿素的反應在進行時分為如下兩步:
          第一步:2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4(氨基甲酸銨)(l) △H1
          第二步:H2NCOONH4(l) H2O(l)+H2NCONH2(l)  △H2
          某實驗小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件,在一體積為0.5 L密閉容器中投入4 mol氨和l mol二氧化碳,實驗測得反應中各組分隨時間的變化如下圖I所示:

          ①已知總反應的快慢由慢的一步決定,則合成尿素總反應的快慢由第    步反應決定,總反應進行到   min時到達平衡。
          ②第二步反應的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如上圖II所示,則△H2    0(填“>” “<” 或 “=”)
          (3)在溫度70-95℃時,工業(yè)尾氣中的NO、NO2可以用尿素溶液吸收,將其轉化為N2
          ①尿素與NO、NO2三者等物質的量反應,化學方程式為
                                                                      
          ②已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g).△H=180.6 kJ·mol-1
          N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-92.4 kJ·mol-1
          2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H=-483.6 kJ·mol-1
          則4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)  △H=    kJ·mol-1
          (4)尿素燃料電池結構如上圖III所示。其工作時負極電極反應式
          可表示為                                                   。

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          科目:高中化學 來源: 題型:填空題

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          科目:高中化學 來源: 題型:填空題

          甲醇是一種常用的燃料,工業(yè)上可以用CO和H2在一定條件下合成甲醇。
          (1)已知CO(g)、H2(g)、CH3OH(1)的燃燒熱△H分別為:-283.0kJ/mol、-285.8 kJ/mol、-726.5kJ/mol,則CO合成甲醇的熱化學方程式為:                     
          (2)在恒容密閉容器中CO與H2發(fā)生反應生成甲醇,各物質濃度在不同條件下的變化狀況如圖所示(開始時氫氣的濃度曲線和8分鐘后甲醇的濃度曲線未畫出。4分鐘和8分鐘改變的條件不同):   

          ①下列說法正確的是       

          A.起始時n(H2)為1.7mol
          B.當容器內壓強恒定時,說明反應達到平衡狀態(tài)
          C.4分鐘時,改變的條件是升高溫度
          D.7分鐘時,v(CO)=v(CH­3OH)
          ②計算0~2min內平均反應速率v(H2)=        
          ③在3min時該反應的平衡常數(shù)K=      (計算結果)
          ④在圖中畫出8~12min之間c(CH3OH)曲線   
          (2)2009年,中國在甲醇燃料電池技術上獲得突破,組裝了自呼吸電池及主動式電堆,其裝置原理如圖甲。

          ①該電池的負極反應式為:                    。
          ②乙池是一鋁制品表面“鈍化”裝置,兩極分別為鋁制品和石墨。
          M電極的材料是               ,該鋁制品表面“鈍化”時的反應式為:                       

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          科目:高中化學 來源: 題型:問答題

          (15分)A、B、C、D、E、F是中學化學中常見的六種短周期元素,有關位置及信息如下:A的最高價氧化物對應的水化物與其氫化物反應生成離子化合物;C單質一般保存在煤油中;F的最高價氧化物對應的水化物既能與酸反應又能與堿反應,G單質是日常生活中用量最大的金屬,易被腐蝕或損壞。請回答下列問題:

          (1)A元素的氫化物水溶液能使酚酞變紅的原因用電離方程式解釋為            。
          (2)同溫同壓下,將a L A氫化物的氣體和b L D的氫化物氣體通入水中,若所得溶液的pH=7,則a    b(填“>"或“<”或“=”)
          (3)常溫下,相同濃度F、G簡單離子的溶液中滴加NaOH溶液,F(xiàn)、G兩元素先后沉淀,F(xiàn) (OH)n完全沉淀的pH是4.7,G (OH)n完全沉淀的pH是2.8,則ksp較大的是:              (填化學式)
          (4)A與B可組成質量比為7:16的三原子分子,該分子釋放在空氣中其化學作用可能引發(fā)的后果有:                。
          ①酸雨          ②溫室效應     ③光化學煙霧    ④臭氧層破壞
          (5)A和C組成的一種離子化合物,能與水反應生成兩種堿,該反應的化學方程式是        。
          (6)已知一定量的E單質能在B2 (g)中燃燒,其可能的產物及能量關系如下左圖所示:請寫出一定條件下EB2(g) 與E(s)反應生成EB(g)的熱化學方程式          。
                      
          (7)若在D與G組成的某種化合物的溶液甲中,加入銅片,溶液會慢慢變?yōu)樗{色,依據(jù)產生該現(xiàn)象的反應原理,所設計的原電池如上右圖所示,其反應中正極反應式為                 。

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          科目:高中化學 來源: 題型:問答題

          乙醇汽油含氧量達35%,使燃料燃燒更加充分,使用車用乙醇汽油,尾氣排放的CO
          和碳氫化合物平均減少30%以上,有效的降低和減少了有害的尾氣排放。但是汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放,對NOx的有效消除成為環(huán)保領域的重要課題。NOx排入空氣中,形成酸雨,造成空氣污染。NOx中有一種紅棕色氣體,其溶于水的方程式是       
          (2)已知NO2和N2O4的結構式分別是  和  。

          物質
          NO2
          N2O4
          化學鍵
              N=O
          N—N
           N=O
          鍵能(kJ/mol)
          466
          167
          438
                寫出NO2轉化N2O4的熱化學方程式       。
          (3)研究人員在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉化劑,可有效降低NOx的排放。
          ①寫出用CO還原NO生成N2的化學方程式       
          ②在實驗室中模仿此反應,在一定條件下的密閉容器中,測得NO轉化為N2的轉化率隨溫度變化情況和n (NO)/n(CO)比例變化情況如下圖。

          為達到NO轉化為N2的最佳轉化率,應該選用的溫度和n(NO)/n(CO)比例分別為       、       ;該反應的?H       0(填“>”、“<”或“=”)。
          (4)用 CxHy(烴)催化還原NOx也可消除氮氧化物生成無污染的物質。CH4與NO 發(fā)生反應的化學方程式為       。

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          科目:高中化學 來源: 題型:問答題

          (14分)硫化物在自然界中的部分循環(huán)關系如下。

          (1)H2S在空氣中可以燃燒。
          已知: 2H2S(g) + O2(g) 2S(s) + 2H2O(g)  ΔH= -442.38 kJ/mol    ①
          S(s) + O2(g)  SO2(g)             ΔH=-297.04 kJ/mol    ②
          H2S(g)與O2(g)反應產生SO2(g)和H2O(g)的熱化學方程式是     。
          (2)SO2是大氣污染物,海水具有良好的吸收SO2的能力,其過程如下。
          ① SO2溶于海水生成H2SO3,H2SO3最終會電離出SO32—,其電離方程式是     
          ② SO32—可以被海水中的溶解氧氧化為SO42—。海水的pH會     (填“升高” 、“不變”或“降低”)。
          ③ 為調整海水的pH,可加入新鮮的海水,使其中的HCO3參與反應,其反應的離子方程式是     。
          ④ 在上述反應的同時需要大量鼓入空氣,其原因是     。
          (3)自然界地表層原生銅的硫化物經氧化、淋濾作用后變成CuSO4溶液,向地下深層滲透,遇到難溶的ZnS,慢慢轉變?yōu)殂~藍(CuS),用化學用語表示由ZnS轉變?yōu)镃uS的過程:     
          (4)SO2和O2在H2SO4溶液中可以構成原電池,其負極反應式是     。

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          科目:高中化學 來源: 題型:計算題

          (1)H2S的燃燒熱ΔH= -a kJ·mol-1,則H2S燃燒反應的熱化學方程式為         
          (2)已知:高溫下,在密閉容器中用H2還原WO2可得到金屬鎢。當溫度過高時,WO2(s)會轉變?yōu)閃O2 (g)。請根據(jù)以下反應:
          WO2 (s) + 2H2 (g)  W (s) + 2H2O (g);ΔH= +66.0 kJ· mol-1
          WO2 (g) + 2H2 W (s) + 2H2O (g);ΔH = -137.9 kJ· mol1
          計算出WO2 (s)  WO2 (g) 的ΔH = ______________________。
          (3)工業(yè)上常利用天然氣(主要成分為CH4)與CO2進行高溫重整制備CO,反應的化學方程式為:
          CH4 + CO2 =" 2CO" + 2H2
          已知CH4、H2和CO的燃燒熱分別為890.3 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1、283.0 kJ· mol-1,則生成1 m3(標準狀況)CO所需熱量為            ;

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          科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

          50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱。回答下列問題:

          (1)從實驗裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃用品_____   ___
          (2)燒杯間填滿碎紙條的作用是___________________________。
          (3)大燒杯上如不蓋硬紙板,求得的中和熱數(shù)值     (填“偏大”、“偏小”、“無“影響”)。
          (4)實驗中60mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液進行反應,與上述實驗相比,所放出的熱量          (填“相等”、“不相等”),所求中和熱           (填“相等”、“不相等”),簡述理由                                   。

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