知,900 ℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低,故此反应优选温度为900 ℃。
27.(4分)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:
O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图2所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
图2
电池的负极反应式: 。 电池的正极反应式:6O2+6e6CO2+6O2
-
3C2O24+6O2
-
6O2
-
反应过程中O2的作用是 。
该电池的总反应式: 。 答案 Al-3e
-
Al(或2Al-6e
3+-
2Al) 催化剂 2Al+6CO2
3+
Al2(C2O4)3
-
解析 观察原电池工作原理图知,铝电极作负极,多孔碳电极作正极,故负极反应式为Al-3e极反应式为6O2+6e应式为2Al+6CO2
-
Al;正
3+
6O2、6CO2+6O2 Al2(C2O4)3。
--
3C2O24+6O2,由此可知反应过程中O2的作用是催化剂;电池总反
28.(6分)某同学设计如图的实验方案来探究NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应中的能量变化。
(1)小烧杯中发生反应的化学方程式是 。 (2)步骤④溶液中产生的现象是 。
(3)由上述实验现象可知NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应为 反应(填“吸热”或“放热”),说明该反应中反应物的总能量 生成物的总能量(填“>”“<”或“=”)。 答案 (1)Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl
BaCl2+2NH3↑+10H2O
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(2)有白色晶体析出 (3)吸热 <
解析 (1)氯化铵属于铵盐,能和强碱氢氧化钡反应生成氨气、水和氯化钡,化学方程式为Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl
BaCl2+2NH3↑+10H2O;
(2)用稀硫酸吸收氨气以防止污染空气,硝酸钾的溶解度随着温度的降低明显下降,故溶液中应有白色晶体析出;
(3)KNO3溶液中有白色晶体析出,说明氢氧化钡和氯化铵的反应是吸热反应,即反应物的总能量小于生成物的总能量。
29.(4分)二甲醚(DME)是一种清洁的替代燃料,不含硫,不会形成微粒,而且与汽油相比,排放的NO2更少,因此是优良的柴油机替代燃料。工业上利用一步法合成二甲醚的反应如下(复合催化剂为CuO/ZnO/Al2O3):2CO(g)+4H2(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7 kJ/mol。
(1)600 ℃时,一步法合成二甲醚的过程如下: CO(g)+2H2(g)2CH3OH(g)CO(g)+H2O(g)
CH3OH(g) ΔH1=-100.46 kJ/mol CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2
CO2(g)+H2(g) ΔH3=-38.7 kJ/mol
则ΔH2= 。
(2)以DME为燃料,氧气为氧化剂,在酸性电解质溶液中用惰性电极制成燃料电池,则通入氧气的电极是电源的 (填“正”或“负”)极,通DME的电极反应为 。 答案 (1)-3.78 kJ/mol (2)正 CH3OCH3+3H2O-12e解析 (1)已知: ①CO( )+2H2(g)②2CO( )+4H2(g)
CH3OH(g) ΔH1=-100.46 kJ/mol CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7 kJ/mol
CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-204.7 kJ/mol-(-100.46
-
2CO2↑+12H
+
根据盖斯定律:②-①×2得2CH3OH(g)kJ/mol)×2=-3.78 kJ/mol;
(2)该燃料电池中,氧气得电子,则通入氧气的电极是电源的正极,负极上二甲醚失电子发生氧化反应生成二氧化碳,则负极反应式为CH3OCH3+3H2O-12e
-
2CO2↑+12H。
+
30.(10分)肼(N2H4)是一种高能燃料,在工业生产中用途广泛。 (1)0.5 mol肼中含有 mol极性共价键。
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(2)工业上可用肼(N2H4)与新制Cu(OH)2反应制备纳米级Cu2O,同时放出N2,该反应的化学方程式为 。
(3)发射火箭时,肼为燃料,过氧化氢为氧化剂,两者反应生成氮气与水蒸气。已知1.6 g液态肼在上述反应中放出64.22 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式: 。
(4)肼—过氧化氢燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注,其工作原理如图所示。该电池正极反应式为 ,电池工作过程中,A极区溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
答案 (1)2 (2)N2H4+4Cu(OH)2(3)N2H4(l)+2H2O2(l)(4)H2O2+2e
--
2Cu2O↓+N2↑+6H2O
N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 284.4 kJ/mol
2OH 减小
,0.5 mol肼中含有极性共价键的物质的量为2 mol。
解析 (1)肼的结构式为
(2)工业上可用肼(N2H4)与新制Cu(OH)2反应制备纳米级Cu2O,同时放出N2,该反应的化学方程式为N2H4+4Cu(OH)2
2Cu2O↓+N2↑+6H2O。
(3)肼与过氧化氢反应生成氮气与水蒸气。1.6 g液态肼在反应中放出64.22 kJ的热量,则1 mol肼(32 g)燃烧放出1 6×64.22 kJ=1 284.4 kJ热量,反应的热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)ΔH=-1 284.4 kJ/mol。
(4)肼—过氧化氢燃料电池中正极发生还原反应,正极反应式为H2O2+2e负极,总反应式为N2H4+2H2O2
-
32
N2(g)+4H2O(g)
2OH,电池工作过程中,A极为
--
-
N2↑+4H2O,用总反应式减去正极反应式得到负极反应式为N2H4-4e+4OH
N2↑+4H2O,负极区溶液的pH逐渐减小。
31.(10分)某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(如图),使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。
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Ⅰ.固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明)
(1)反应①所加试剂NaOH的电子式为 ,B→C的反应条件为 ,C→Al的制备方法称为 。
(2)该小组探究反应②发生的条件。D与浓盐酸混合,不加热,无变化;加热有Cl2生成,当反应停止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号) 。 a.温度 b.Cl的浓度 c.溶液的酸度
(3)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28 kJ,该反应的热化学方程式为 。
Ⅱ.含铬元素溶液的分离和利用
(4)用惰性电极电解时,CrO24能从浆液中分离出来的原因是
-
,分离后含铬元素的粒子是 ;阴极室生成的物质为 (写化学式)。
答案 (1)Na[:O:H] 加热(或煅烧) 电解法
··
+
··
-
(2)ac
(3)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)
TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6 kJ·mol
-1
2 2 (4)在直流电源作用下,CrO24通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液 CrO4和Cr2O7 NaOH和H2
解析 本题考查电子式的书写、热化学方程式的书写、电解原理及其应用等。
(1)NaOH是离子化合物,其电子式为Na[:O:H];固体混合物中含有Al(OH)3和MnO2,加入NaOH溶
··
+
··
-
液,Al(OH)3转化为易溶于水的NaAlO2,MnO2不能溶于NaOH溶液,故固体D为MnO2,溶液A中含有NaAlO2,向溶液A中通入CO2后生成的沉淀B为Al(OH)3,Al(OH)3受热分解生成Al2O3(固体C),工业上常用电解熔融的Al2O3制备金属铝。
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