图一是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,回答下列问题:

图一是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,回答下列问题:

(1)图一中气体A的俗称是______
(2)合成氨工业是煤化工产业链中非常重要的一步.已知有一组数据:破坏1mol氮气中的化学键需要吸收946kJ能量;破坏0.5mol氢气中的H-H键需要吸收218kJ的能量;形成氨分子中1mol N-H键能够释放389kJ能量.图二表示合成氨工业过程中能量的变化,请将图中①、②的能量变化的数值,填在下边的横线上.
①______kJ,②______kJ
(3)煤化工产业的重要产品之一甲醇,是一种新型的汽车动力燃料,发达国家等一般通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的化学方程式为:CO (g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)①下列描述中能说明上述反应已达平衡的是______;
A.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B.2v(H2=v(CH3OH)
C.容器中气体的压强保持不变
D.单位时间内生成n molCO的同时生成2n mol H2
②在容积固定的恒温密闭容器中充入CO和H2发生上述反应,反应在第4min时候达到其限度,此时容器中压强与反应前之比为3:5,容器内物质的各种物质的量浓度如下表:
时间/浓度 c(CO)(mol/L) c(H2 )(mol/L) c(CH3OH)(mol/L)
起始 0.200 0.300 0.000
第4min a b c
则b=______
(4)甲醇-空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污 染电动汽车的车载电池,其工作原理如图3所示,该燃料电池的电池反应式为2CH3OH (g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l),则负极的电极反应式为______,正极附近pH值______(填写“增大”、“减小”或者“不变”)
单眼皮的小草鱼 1年前 已收到1个回答 举报

天望11 幼苗

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解题思路:(1)煤的气化生成CO和氢气;
(2)①为破坏1mol氮气和3mol氢气中化学键所吸收的能量;
②根据能量守恒计算,等于形成生成物中新的化学键释放的能量减去破坏1mol氮气和3mol氢气中化学键所吸收的能量;
(3)①A、气体的总质量不变,气体的物质的量变化,根据M=[m/n]可知气体的平均摩尔质量是一个变量; B、化学反应速率之比不等于化学计量数之比,证明正、逆速率不等;
C、对于气体而言,该反应不是一个等体积、等物质的量的反应,容器中气体的压强随着气体的物质的量的变化而变化;
D、生成n molCO的同时生成2n mol H2均代表逆反应速率.
②恒温恒压条件下,气体的压强与物质的量浓度成正比,利用差量法分析计算;
(4)根据氢离子的移动方向知,右边电极是正极,左边电极是负极,负极上燃料失电子发生氧化反应,正极上氧化剂得电子发生还原反应,据此书写电极反应式,然后根据电极反应式判断正极附近的pH值.

(1)煤的气化生成CO和氢气,俗称水煤气,故答案为:水煤气;
(2)①为破坏1mol氮气和3mol氢气中化学键所吸收的能量,等于946kJ+3×2×218kJ=2254kJ,
故答案为:2254;
②等于形成生成物中新的化学键释放的能量减去破坏1mol氮气和3mol氢气中化学键所吸收的能量,即:2334kJ-2254kJ=80kJ,
故答案为:80;
(3)①A、气体的总质量不变,气体的物质的量变化,根据M=[m/n]可知气体的平均摩尔质量是一个变量,当气体的平均摩尔质量保持不变,说明达到化学平衡状态,故A正确;
B、2v(H2=v(CH3OH),化学反应速率之比不等于化学计量数之比,证明正、逆速率不等,故B错误;
C、对于气体而言,该反应不是一个等体积、等物质的量的反应,容器中气体的压强随着气体的物质的量的变化而变化,当压强不变说明处于化学平衡状态,故C正确;
D、生成n molCO的同时生成2n mol H2均代表逆反应速率,不能说明正、逆速率相等,故D错误;
故答案为:A、C;
②恒温恒压条件下,气体的压强与物质的量浓度成正比,平衡时气体的浓度和为:(0.200+0.300)mol/L×[3/5]=0.300mol/L,△c=0.500mol/L-0.300mol/L=0.200mol/L,
CO (g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△n
1 2 1 2
x 0.200mol/L
x=0.200mol/L,因此b=0.300mol/L-0.200mol/L=0.100mol/L,
故答案为:0.100;
(4)可燃物甲醇在负极失去电子生成二氧化碳,负极电极反应式为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,正极为氧气得电子生成氢氧根离子,所以正极附近的PH值增大,
故答案为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+;增大.

点评:
本题考点: 反应热和焓变;化学电源新型电池;化学平衡状态的判断;化学平衡的计算.

考点点评: 本题考查知识点全面,综合性较强,涉及反应热和焓变的计算、化学平衡状态的判定、燃料电池等知识,明确燃料电池中正负极上得失电子是解答(4)的关键,题目难度较大.

1年前

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