生成二氧化碳,电极反应式为C6H10O5﹣24e﹣+7H2O═6CO2↑+24H+,故C正确; D.放电时,电解质溶液中阳离子Na+移向正极右室,阴离子Cl﹣移向负极室左室,故D错误; 故选:C。
【点评】本题考查化学电源新型电池,侧重考查学生获取信息、分析推断能力,根据N元素化合价变化确定正负极,难点是电极反应式的书写,且原电池和电解池原理是高考高频点,要熟练掌握;
7.(6分)对某溶液中部分离子的定性检测流程如下。相关分析正确的是( )
A.步骤①所加试剂可以是浓KOH溶液 B.可以用湿润的蓝色石蕊试纸检验生成的无色气体
C.步骤②的反应为Al3++3HCO3﹣=A1(OH)3↓+CO2↑
D.检验Fe3+的离子反应方程式为Fe3++3SCN﹣=Fe(SCN)3↓(血红色)
【分析】溶液中加入物质后产生红褐色的沉淀同时产生气体,所以加入的物质是碱,铵根离子和碱之间反应得到氨气,铁离子和碱反应得到的是氢氧化铁,溶液X时偏铝酸盐的溶液,偏铝酸根和碳酸氢根离子之间反应可以得到氢氧化铝沉淀。
【解答】解:溶液中加入物质后产生红褐色的沉淀同时产生气体,所以加入的物质是碱,铵根离子和碱之间反应得到氨气,铁离子和碱反应得到的是氢氧化铁,溶液X时偏铝酸盐的溶液,偏铝酸根和碳酸氢根离子之间反应可以得到氢氧化铝沉淀。
A、根据以上分析,步骤①所加试剂可以是浓KOH 溶液或是其他强碱溶液,故A正确; B、可以用湿润的红色石蕊试纸检验生成的无色气体氨气,会变蓝,故B错误; C、步骤②反应H2O+A1O2﹣+HCO3﹣═Al(OH)3↓+CO32﹣,故C错误; D、铁离子遇硫氰化钾溶液会变血红色,但不是沉淀,故D错误。 故选:A。
【点评】本题考查学生元素化合物的性质知识,注意离子的检验方法是关键,难度不大。三、非选择题(包括必考题和选考题两部分)(一)必考题
8.(14分)探索CO2与CH4的反应使其转化为CO和H2,对减缓燃料危机,减少温室效
应具有重要意义。回答下列问题
(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H1=+206.1kJ?mol﹣1 ②2H2(g)+CO(g)?CH3OH(1)△H2=﹣128.3kJ?mol﹣1 ③2H2(g)+O2(g)?2H2O(g)△H3=﹣483.6kJ?mol﹣1
25℃时,在合适的催化剂作用下,采用甲烷和氧气一步合成液态甲醇的热化学方程式为 CH4(g)+O2(g)?CH3OH(1)△H=﹣164.0kJ?mol﹣1 。
(2)向某密闭恒容容器中通入物质的量浓度均为0.1mol?L﹣1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①工业生产时一般会选择在P4和1250℃条件下进行反应,请解释其原因 较大的压强和较高的温度都能加快反应速率,提高生产效率 。
②在压强为P4、1100℃的条件下,该反应在5min时达到平衡点X,则0﹣5min内,用CO表示该反应平均速率为 0.032mol/(L?min) ;该温度下,反应的平衡常数为 1.64 (保留3位有效数字)。
(3)工业上用CO和H2制取甲醇反应方程式为2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)。对于该合成反应,若通入的CO的物质的量一定,下图为4种投料比[n(CO):n(H2)分别为5:7、10:17、5:9、1:2]时,反应温度对CO平衡转化率的影响曲线。
①曲线b对应的投料比是 5:9 。
②当反应在曲线a、b、c对应的投料比下达到相同的平衡转化率时,对应的反应温度和投料比的关系是 投料比越大,反应温度越低 。
17反应温度为T1时, ③投料比为10:平衡混合气体中CO的物质的量分数为 20.8% 。【分析】(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H1=+206.1kJ?mol
﹣1
②2H2(g)+CO(g)?CH3OH(1)△H2=﹣128.3kJ?mol﹣1 ③2H2(g)+O2(g)?2H2O(g)△H3=﹣483.6kJ?mol﹣1 根据盖斯定律①+②+③×可得;
(2)①根据压强和温度对反应的影响分析;
②图1可知,压强为P4、1100℃的条件下,该反应5min时达到平衡X点,是甲烷的转化率为80%,甲烷的浓度变化量为0.1mol/L×80%=0.08mol/L,故v(CH4)=
=0.016mol/(L?min),根据速率之比等于化学计量数之比,所以v(CO)=2v(CH4)=2×0.16mol/(L?min)=0.032mol/(L?min),
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g), 开始(mol/L):0.1 0.1 0 0 变化(mol/L):0.08 0.08 0.16 0.16 平衡(mol/L):0.02 0.02 0.16 0.16 据此计算;
(3)①通入的CO的物质的量一定,则通入氢气的物质的量越多,CO转化率越高,据此分析;
②在曲线上找一转化率对应温度可得;
③投料比为10:17对应曲线c,反应温度为T1时,CO的转化率为75%,参与反应的n(CO)=10mol,则n(H2)=17mol,列三段式: 2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g) 起始n:17 10 0 转化n:15 7.5 7.5
平衡n:2 2.5 7.5,据此计算可得。
【解答】解:(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H1=+206.1kJ?mol﹣1
②2H2(g)+CO(g)?CH3OH(1)△H2=﹣128.3kJ?mol﹣1 ③2H2(g)+O2(g)?2H2O(g)△H3=﹣483.6kJ?mol﹣1
根据盖斯定律①+②+③×可得:CH4(g)+O2(g)?CH3OH(1)△H=﹣164.0kJ?mol﹣1;
故答案为:CH4(g)+O2(g)?CH3OH(1)△H=﹣164.0kJ?mol﹣1;
(2)①工业生产时一般会选择在P4和1250℃条件下进行反应的原因是较大的压强和较高的温度都能加快反应速率,提高生产效率;
故答案为:较大的压强和较高的温度都能加快反应速率,提高生产效率;
②图1可知,压强为P4、1100℃的条件下,该反应5min时达到平衡X点,是甲烷的转化率为80%,甲烷的浓度变化量为0.1mol/L×80%=0.08mol/L,故v(CH4)=
=0.016mol/(L?min),根据速率之比等于化学计量数之比,所以v(CO)=2v(CH4)=2×0.16mol/(L?min)=0.032mol/(L?min),
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g), 开始(mol/L):0.1 0.1 0 0 变化(mol/L):0.08 0.08 0.16 0.16 平衡(mol/L):0.02 0.02 0.16 0.16 故该温度下平衡常数k=
故答案为:0.032mol/(L?min);1.64;
(3)①通入的CO的物质的量一定,则通入氢气的物质的量越多,CO转化率越高,则投料比n(CO):n(H2)依次5:7、10:17、5:9、1:2的氢气含量越高,CO转化率越大,对应的曲线为dcba,故曲线b对应的投料比是5:9; 故答案为:5:9;
②a、b、c对应的投料比为1:2、5:9、10:17,由图可知,达到相同的平衡转化率时,投料比越大,反应温度越低;
故答案为:投料比越大,反应温度越低;
③投料比为10:17对应曲线c,反应温度为T1时,CO的转化率为75%,参与反应的n(CO)=10mol,则n(H2)=17mol,列三段式: 2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g) 起始n:17 10 0 转化n:15 7.5 7.5
=1.64;