碳和碳的化合物在人类生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一种理想,更是一种值得

碳和碳的化合物在人类生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一种理想,更是一种值得期待的新的生活方式.
(1)将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,构成甲烷燃料电池.其负极电极反应式是______.
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),
得到如下三组数据:
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
H2O CO CO2 CO
1 650 2 4 1.6 2.4 5
2 900 1 2 0.4 1.6 3
3 900 a b c d 1
①实验1中,以v(H2)表示的平均反应速率为______.
②该反应的正反应为______(填“吸”或“放”)热反应.
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分别相等),则a、b应满足的关系是______(用含a、b的数学式表示).
(3)将3g碳在足量氧气中燃烧,所得气体通入100mL 3.5mol/L的氢氧化钠溶液中,完全吸收后,溶液中的溶质及其物质的量分别为______和______.
yybbsong 1年前 已收到1个回答 举报

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解题思路:(1)碱性甲烷燃料电池,具有还原性的甲烷为原电池的负极,发生氧化反应;(2)①利用化学反应速率的计算公式计算;②利用转化率与消耗量和起始量的关系计算并判断反应热;③从等效平衡的角度分析.(3)依据二氧化碳和氢氧化钠物质的量之比,利用元素守恒即和极限法方法计算判断生成产物.

(1)碱性甲烷燃料电池,具有还原性的燃料甲烷为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,
故答案为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;
(2))①v(CO2)=

1.6mol
2L
5min=0.16mol/(L•min)=v(H2),故答案为:0.16mol•(L•min)-1
②实验1中CO的转化率为[4mol−2.4mol/2mol]×100%=40%,实验2中CO的转化率为[2mol−1.6mol/2mol]×100%=20%,则实验1的转化率大于实验2,
则说明温度升高平衡向逆反应方向移动,该反应放热,故答案为:放;
③若实验3要达到与实验2等效的平衡状态,则所加入物质的物质的量之比等于初始原料的配比数,即b=2a,故答案为:b=2a;
(3)3g碳物质的量=[3g/12g/mol]=0.25mol,在足量氧气中燃烧,所得气体通入100mL 3.5mol/L的氢氧化钠溶液中,氢氧化钠物质的量=0.1mol×3.5mol/L=0.35mol;n(CO2):n(NaOH)=0.25:0.35=5:7,
完全吸收后,若二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠,CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O,物质的量之比n(CO2):n(NaOH)=1:2,
若二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸氢钠,物质的量之比n(CO2):n(NaOH)=1:1,
而1:2<5:7<1:1,所以生成的产物为碳酸钠和碳酸氢钠,设碳酸钠的物质的量是x,碳酸氢钠的物质的量是y,则根据碳元素守恒:x+y=0.25mol,根据钠元素守恒,则2x+y=0.35mol,解得x=0.1mol,y=0.15mol,所以碳酸钠的物质的量是0.1mol,碳酸氢钠的物质的量是0.15mol,
故答案为:0.15molNaHCO3;0.1molNa2CO3

点评:
本题考点: 原电池和电解池的工作原理;反应热和焓变;反应速率的定量表示方法;等效平衡.

考点点评: 本题考查燃料电池的工作原理、化学平衡和化学反应速率、元素以及化合物的计算等知识,注意元素守恒思想的灵活应用,难度中等.

1年前

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