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 | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 3 |
3 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 1 |
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(1)①2CH4(g)+3O2(g)═2CO(g)+4H2O(l)△H1=-1214 kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2=-566 kJ/mol;
由据盖斯定律①+②得到 2CH4(g)+4O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1780kJ•mol-1;
燃烧热为:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890kJ•mol-1;
故答案为:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890kJ•mol-1;
(2)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,燃料在负极上失电子发生氧化反应,电极反应为:CH4-8e-+10 OH-═CO32-+7H2O,
故答案为:CH4-8e-+10 OH-═CO32-+7H2O;
②A、因为生成的氢气将装置中原有氧气带出,且氢气的密度小于水,所以氢气从B端阴极析出,A电极则是铁做阳极失去电子生成亚铁离子,所以“a”为正极,“b”为负极,故A正确;
B、因为阳极是铁,活泼电极作阳极时,阳极材料铁失电子生成亚铁离子,阴极上氢离子放电,生成氢气,所以能生成氢氧化亚铁白色沉淀,则电解液选用NaCl溶液不影响实验,故B正确;
C、阳极应该用铁电极,阴极可以是铁也可以是其他惰性电极,故C错误;
D、阳极应该用铁电极,阴极可以是铁也可以是其他惰性电极,阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子,氢气能防止氢氧化亚铁被氧化而导致实验失败,所以电极反应式为:2H2O+2e-═H2↑+2OH-,故D正确;
故选:ABD;
(3)①实验1中CO的转化率为[1.6mol/4mol]×100%=40%,实验2中CO的转化率为[0.4mol/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,正反应放热,
故答案为:放;
②根据方程式可知v(H2)=v(CO2),则v(H2)=v(CO2)=
1.6mol
2L
5min=0.16mol/(L•min),
故答案为:0.16mol/(L•min);
③一氧化碳转化率=[0.4mol/2mol]×100%=20%,
故答案为:20%;
④实验3跟实验2相比,温度相同,浓度相同,但实验3达到平衡所用时间少,反应速率更大,但平衡状态一样,应是使用了催化剂,由于反应前后气体体积不变,则增大了压强,平衡也不移动,也可能为压强的增大,
故答案为:使用了催化剂或增大了压强;
(4)将2.4g碳物质的量=[2.4g/12g/mol]=0.2mol,在足量氧气中燃烧,所得气体通入100mL 3.0mol/L的氢氧化钠溶液中,氢氧化钠物质的量=0.1mol×3.0mol/L=0.3mol;n(CO2):n(NaOH)=0.2:0.3=2:3,
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<2:3<1:1,所以生成的产物为碳酸钠和碳酸氢钠,
故答案为:NaHCO3、Na2CO3.
点评:
本题考点: 用盖斯定律进行有关反应热的计算;化学电源新型电池;化学平衡建立的过程.
考点点评: 本题考查化学平衡的计算,化学反应产物判断方法,题目难度中等,做题时注意把握影响平衡移动的因素以及平衡常数的有关计算,此为化学平衡常考查问题.
1年前
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