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1、填空题 (16分)CH4和CO2反应可以制造价值更高的化学产品。
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生反应:CO2 (g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分的浓度为:
物 质
| CH4
| CO2
| CO
| H2
|
平衡浓度(mol·L-1)
| 0.5
| 0.5
| 2.0
| 2.0
|
① 此温度下,该反应的平衡常数K=________(注明单位).
② 已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1 kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g) △H2 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3 kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g) 的 △H="_______" kJ·mol-1
(2)用Cu2Al2O4做催化剂,一定条件下,发生反应: CO2+CH4
CH3COOH, 请回答:
①温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率如图。

250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是____ 。
② 为提高上述反应CH4的转化率,可采取的措施有 (写2种)。
③Cu2Al2O4可溶解在稀硝酸中,被氧化的元素为 ,每消耗3mol Cu2Al2O4时被还原的HNO3为 mol。
(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2,
① 若寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是___。
a. 可在碱性氧化物中寻找
b. 可在具有强氧化性的物质中寻找
c. 可在ⅠA、ⅡA族元素的氧化物中寻找
②Li4SiO 4可用于吸收、释放CO2, 原理是: 500℃时,CO2与Li4SiO4接触生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,该原理的化学方程式_____。
参考答案:(16分)(1)①64 mol2·L-2 (3分,数据2分,单位1分) ②(△H1 - 2△H3 + 2△H2) (2分)
(2)① 温度在250~300℃时,催化剂的催化效率降低(2分)
②增大反应压强、增大CO2的浓度 (2分,各1分) ③ 铜(或Cu) (1分) , 2 (1分)
(3)①ac(3分,选一个对的得1分,全对3分)②CO2 + Li4SiO4
Li2CO3 + Li2SiO3 (2分)
本题解析:(1)①根据表中物质的平衡浓度可知,该温度下的平衡常数K=
=64 mol2·L-2;
②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H1 kJ?mol-1 ①
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2(g)△H2 kJ?mol-1 ②
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H3 kJ?mol-1 ③
根据盖斯定律,由①+②×2-③×2得,CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g),所以该反应的反应热△H=(△H1 - 2△H3 + 2△H2)kJ?mol-1;
(2)①温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低,所以温度升高而乙酸的生成速率降低,故答案:温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低;
②增大反应压强、增大CO2的浓度,平衡正向移动,反应物转化率增大,故答案为:增大反应压强、增大CO2的浓度;
③Cu2Al2O4拆成氧化物的形式:Cu2O?Al2O3,与酸反应生成离子方程式:3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O,所以被氧化的元素是铜。每消耗3mol Cu2Al2O4时生成2molNO,所以被还原的HNO3的物质的量是2mol;
(3)①a.Li2O、Na2O、MgO均属于碱性氧化物,均能吸收酸性氧化物CO2,可在碱性氧化物中寻找吸收CO2的其他物质,故a正确;b.Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2,钠、镁、铝为ⅠA、ⅡA族元素,所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找吸收CO2的其他物质,故b正确;c.Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2,但它们都没有强氧化性,且吸收二氧化碳与氧化还原无关,故c错误;
故答案为:ab;
②在500℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3,反应物为CO2与Li4SiO4,生成物有Li2CO3,根据质量守恒可知产物还有Li2SiO3,所以化学方程式为:CO2 + Li4SiO4
Li2CO3 + Li2SiO3。
考点:考查盖斯定律的应用、化学平衡计算、化学平衡影响因素等
本题难度:一般
2、简答题 写出下列热化学方程式
(1)已知25℃、101kpa下,1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量.写出25℃、101kPa时的辛烷燃烧热的热化学方程式______.
(2)在一定条件下,N2和H2完全反应生成1molNH3放热46.0kJ热量.写出氨分解为氢气和氮气的热化学方程式______.
参考答案:(1)25℃、101kpa下,1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量,114g辛烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量5517.6KJ/mol,反应的热化学方程式为:C8H18(l)+252O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)△H=-5517.6KJ/mol,
故答案为:C8H18(l)+252O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)△H=-5517.6KJ/mol;
(2)N2和H2完全反应生成1molNH3放热46.0kJ热量,生成2mol氨气放热92KJ,氨气分解为吸热反应,反应的焓变为+92KJ,反应的热化学方程式为:2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)△H=+92KJ/mol;
故答案为:2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)△H=+92KJ/mol.
本题解析:
本题难度:一般
3、填空题 按要求写出下列反应的方程式(是离子反应要写离子方程式):
(1)0.5mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出a?kJ热量,其热化学方程式是______.
(2)Al2(SO4)3和NaHCO3饱和溶液混合:______.
(3)已知AgCl为难溶于水和酸的白色固体,Ag2S为难溶于水和酸的黑色固体.向AgCl?和水的悬浊液中加入足量的Na2S溶液并振荡,白色固体完全转化为黑色固体:写出白色固体转化成黑色固体的离子方程式:______.
参考答案:(1)0.5mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出a?kJ热量,则1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出2a?kJ的热量,反应的热化学方程式为:B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(l)△H=-2a kJ?mol-1,故答案为:B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(l)△H=-2a kJ?mol-1;
(2)碳酸氢钠水解导致溶液呈碱性,硫酸铝水解导致其溶液呈酸性,碳酸氢钠和硫酸铝在水溶液中能相互促进水解生成二氧化碳和氢氧化铝,离子方程式为:3HCO3-+Al3+=Al(OH)3↓+3CO2↑,故答案为:3HCO3-+Al3+=Al(OH)3↓+3CO2↑;
(3)因为Ag2S的溶解度比AgCl的溶解度小,所以发生反应:2AgCl+Na2S=Ag2S+2NaCl,离子方程式为:2AgCl+S2-═Ag2S+2Cl-,故答案:2AgCl+S2-═Ag2S+2Cl-.
本题解析:
本题难度:一般
4、简答题 CH4?是一种清洁、高效、具有优良的环保性能的燃料,其燃烧热为890.3KJ?mol-1.它可以作为燃料电池的燃料.
(1)写出甲烷燃烧的热化学方程式:______;
(2)已知H2(g)和C(s)的燃烧热分别是285.8KJ?mol-1、393.5KJ?mol-1;则反应C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反应热△H=______;
(3)以甲烷、空气、氢氧化钾溶液为原料,惰性电极为电极可以构成燃料电池.该电池的负极反应式为:______;
(4)用(3)中的燃料电池为电源,以石墨为电极电解500ml滴有酚酞的NaCl溶液,装置如图所示:
①请写出电解过程中阴极附近观察到的现象:______.
②到燃料电池消耗2.8L?O2(标准状况下)时,计算此时NaCl溶液的pH=______(假设溶液的体积不变,气体全部从溶液中逸出).在Y极通过的电子的物质的量为:______.
③电解之后,要使溶液恢复原状,应该向溶液中加入物质______(填名称).溶液中Cl-流向______极(填“X”或“Y”).
参考答案:(1)CH4 是一种清洁、高效、具有优良的环保性能的燃料,其燃烧热为890.3KJ?mol-1,热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3KJ/mol,
故答案为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3KJ/mol;
(2)25℃、101kPa下,H2(g)、C(s)的燃烧热分别是285.8kJ?mol-1、393.5kJ?mol-1;
则①H2(g)+12O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ?mol-1;
②C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ?mol-1;
③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3KJ/mol;
依据盖斯定律,①×2+②-③得到:C(S)+2H2(g)=CH4(g)△H=-74.8KJ/mol;
故答案为:-74.8KJ/mol;
(3)负极上的电极反应式等于电池的总反应式-正极发生的电极方程式;以甲烷、空气、氢氧化钾溶液为原料,惰性电极可构成燃料电池,正极反应为:3O2+12H2O+12e-=12OH-,总反应式为:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,两式相减,负极反应为:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,
故答案为:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;
(4)燃料电池为电源,以石墨为电极电解500ml滴有酚酞的NaCl溶液,X为电解池的阳极,Y为电解池的阴极;
①阴极是溶液中的氢离子得到电子生成氢气,溶液中水的电离被破坏,生成了氢氧根离子显碱性,遇酚酞变红;电解过程中阴极附近观察到的现象是,阴极附近变红;
故答案为:阴极附近变红;
②甲烷燃料电池的正极消耗氧气,燃料电池消耗2.8L O2物质的量=2.8L22.4L/mol=0.125mol;正极反应为:3O2+12H2O+12e-=12OH-,计算得到电子转移为0.5mol;电解氯化钠溶液阴极电极反应为:2H++2e-=H2↑,根据水电离出的氢氧根离子和氢离子守恒,溶液中减少的氢离子和增加的氢氧根离子相同,计算得到生成氢氧根离子物质的量为0.5mol,C(OH-)=0.5mol0.5L=1mol/L;所以溶液PH=14;电极上的电子守恒得到在Y极通过的电子的物质的量为0.5mol;
故答案为:14; 0.5mol;
③电解氯化钠溶液生成了氢气、氯气和氢氧化钠,恢复原溶液浓度需要加入氢气和氯气组成的含氯化氢的盐酸溶液;电解过程中阴离子移向阳极;故答案为:盐酸;阳.
本题解析:
本题难度:一般
5、填空题 氨和联氨(N2H4)是氮的两种常见化合物,在科学技术和生产中有重要的应用。根据
题意完成下列计算:
联氨用亚硝酸氧化生成氮的另一种氢化物,该氢化物的相对分子质量为43.0,其中氮
原子的质量分数为0.977,计算确定该氢化物的分子式为 。该氢化物受撞击则完全分解为氮气和氢气。4.30 g该氢化物受撞击后产生的气体在标准状况下的体积 L。
联氨和四氧化二氮可用作火箭推进剂,联氨是燃料,四氧化二氮作氧化剂,反应产物
是氮气和水。由联氨和四氧化二氮组成的火箭推进剂恰好完全反应生成72.0 kg水,推进剂中联氨的质量为 kg。
氨的水溶液可用于吸收NO与NO2混合气体,可消除氮氧化合物对环境的污染。请分
别写出有关的反应方程式为: ; 。
参考答案:
(1)HN3或N3H (1分) 4.48(1分)
(2)64 kg (2分)
(3)4NH3+6NO=5N2+6H2O (2分) 8NH3+6NO2=7N2+12H2O (2分)(写成NH3· H2O也给分)
本题解析:(1)N(N)=43.0×0.977÷14=3,N(H)=(43.0-14×3)÷1=1,分子式为 HN3;
n(HN3)=4.30÷43=0.1mol,根据原子守恒得到n(H2)=0.05mol,n(N2)=0.15mol
标况下体积为(0.05+0.15)×22.4=4.48L
(2)该反应方程式为2N2H4+N2O4=3N2+4H2O,根据方程式计算可得m(N2H4)=64kg
(3)4NH3+6NO=5N2+6H2O 8NH3+6NO2=7N2+12H2O
考点:考查元素化合物及反应热的计算有关问题。
本题难度:一般