【題目】科學(xué)家利用太陽能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，并開發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池．已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃燒熱△H分別為﹣285.8kJmol﹣1、﹣283.0kJmol﹣1和﹣726.5kJmol﹣1 ． 請回答下列問題：
（1）用太陽能分解10mol水消耗的能量是kJ．
（2）甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為 ．
（3）在容積為2L的密閉容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他條件不變得情況下，考察溫度對反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示（注：T1、T2均大于300℃）．

判斷該可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是（填字母）．
①．v生成（CH3OH）=v消耗（CO2） ②．混合氣體的密度不再改變
③．CO2、H2、CH3OH的濃度均不再變化 ④．混合氣體的壓強(qiáng)不再改變
（4）在直接以甲醇為燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)極的反應(yīng)式為、正極的反應(yīng)式為 ． 理想狀態(tài)下，該燃料電池消耗1mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能為702.1kJ，則該燃料電池的理論效率為（燃料電池的理論效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料電池反應(yīng)所能釋放的全部能量之比）．

【答案】
（1）2858
（2）CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=﹣443.5kJmol﹣1
（3）③④
（4）CH3OH+H2O﹣6e﹣═CO2+6H+；O2+4H++4e﹣═2H2O；96.64%
【解析】解：（1.）由H2（g）的燃燒熱△H為﹣285.8kJmol﹣1知，1molH2（g）完全燃燒生成1molH2O（l）放出熱量285.8kJ，即分解1mol H2O（l）為1mol H2（g）消耗的能量為285.8kJ，則分解10mol H2O（l）消耗的能量為285.8kJ×10=2858kJ，故答案為：2858；
（2.）②由CO（g）和CH3OH（l）的燃燒熱△H分別為﹣283.0kJmol﹣1和﹣726.5kJmol﹣1 ， 則①CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=﹣283.0kJmol﹣1②CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2 H2O（l）△H=﹣726.5kJmol﹣1由蓋斯定律可知用②﹣①得反應(yīng)CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l），該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=﹣726.5kJmol﹣1﹣（﹣283.0kJmol﹣1）=﹣443.5kJmol﹣1 ， 故答案為：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=﹣443.5kJmol﹣1；
（3.）由CO2和H2合成甲醇，其反應(yīng)為CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）①．生成甲醇為正反應(yīng)速率，消耗二氧化碳為正反應(yīng)速率，都是正反應(yīng)速率，不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯誤； ②．在容積為2L的密閉容器中，氣體的體積不變，質(zhì)量守恒，所以混合氣體的密度始終不變，不能根據(jù)密度判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯誤③．隨著反應(yīng)進(jìn)行CO2、H2的濃度逐漸減小，CH3OH的濃度逐漸增大，當(dāng)各物質(zhì)的濃度保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確； ④．該反應(yīng)是氣體減少的反應(yīng)，隨著反應(yīng)進(jìn)行氣體的物質(zhì)的量減少，則混合氣體的壓強(qiáng)減小，當(dāng)混合氣體的壓強(qiáng)不再改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確．故答案為：③④；
（4.）甲醇燃料電池，甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，則負(fù)極的電極方程式為：CH3OH+H2O﹣6e﹣═CO2+6H+ ， 氧氣在正極上得電子生成水，正極發(fā)生的電極反應(yīng)式是：O2+4H++4e﹣═2H2O；1mol甲醇完全燃燒放出726.5kJ能量，已知的1mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能為702.1kJ，則該燃料電池的理論效率為 ×%=96.64%．故答案為：CH3OH+H2O﹣6e﹣═CO2+6H+；O2+4H++4e﹣═2H2O；96.64%．
（1.）由氫氣的燃燒熱可知水分解吸收的能量，然后利用化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱的關(guān)系來計(jì)算；
（2.）根據(jù)CO和CH3OH的燃燒熱先書寫熱方程式，再利用蓋斯定律來分析甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式；
（3.）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等但不等于0，平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，可由此進(jìn)行判斷；
（4.）甲醇燃料電池，甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，氧氣在正極上得電子生成水；1mol甲醇完全燃燒放出726.5kJ能量，根據(jù)已知的1mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能計(jì)算．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】等體積的兩容器內(nèi)，一個盛CH4，另一個盛NH3，若容器內(nèi)溫度、壓強(qiáng)相同，則兩容器內(nèi)所盛氣體比較，結(jié)論不正確的是

A.氫原子個數(shù)比為4∶3B.原子個數(shù)比為5∶4

C.分子個數(shù)比為1∶1D.密度比為17∶16

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】利用反應(yīng)6NO2+8NH3═7N2+12H2O構(gòu)成電池的方法，既能實(shí)現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學(xué)能，裝置如圖所示．下列說法不正確的是（ ）

A. 電流從右側(cè)電極經(jīng)過負(fù)載后流向左側(cè)電極

B. 為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜

C. 電極A極反應(yīng)式為：2NH3-6e-=N2+6H+

D. 當(dāng)有4.48L NO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況） 被處理時，轉(zhuǎn)移電子為0.8mol

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】NH3和純凈的O2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：4NH3(g)+3O2(g) 2N2（g）+6H2O(g），現(xiàn)向一容積不變的2L密閉容器中充入4mol NH3和3mol O2，4min后，測得生成的H2O占混合氣體體積的40%，則下列表示此段時間內(nèi)該反應(yīng)的平均速率不正確的是

A． v(O2)=0.225 mol·L－1min－1

B． v(H2O)=0.375 mol·L－1min－1

C． v(N2)=0.125 mol·L－1min－1

D． v(NH3)=0.250 mol·L－1min－1

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】A、B、C、D是4種前三周期元素，且原子序數(shù)逐漸增大，這四種元素的基態(tài)原子的未成對電子數(shù)和電子層數(shù)相等。請回答下列問題：

（1）D元素的基態(tài)原子價電子排布式是：____________________________________；

（2）A、B、C三種元素可以形成化合物A4B2C2，它是廚房調(diào)味品之一。1 mol A4B2C2中含有________molσ鍵，其中B原子采用的雜化方式為：_____________；

（3）元素F的原子序數(shù)是介于B和C之間的，元素B、C、F的電負(fù)性的大小順序是： _______________B、C、F的第一電離能的大小順序是____________（由大到小，用元素符號填空）；

（4）隨著科學(xué)的發(fā)展和大型實(shí)驗(yàn)裝置（如同步輻射和中子源）的建成，高壓技術(shù)在物質(zhì)研究中發(fā)揮越來越重要的作用。高壓不僅會引發(fā)物質(zhì)的相變，也會導(dǎo)致新類型化學(xué)鍵的形成。近年來就有多個關(guān)于超高壓下新型晶體的形成與結(jié)構(gòu)的研究報(bào)道。NaCl 晶體在50～300GPa 的高壓下和Na 或Cl2反應(yīng)，可以形成不同組成、不同結(jié)構(gòu)的晶體。下圖給出其中三種晶體的晶胞(大球?yàn)槁仍樱∏驗(yàn)殁c原子)。寫出A、B、C 的化學(xué)式。A:_______________; B:__________________; C:___________________

（5）磷化硼是一種受到高度關(guān)注的耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護(hù)層。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氫氣中高溫反應(yīng)合成。合成磷化硼的化學(xué)反應(yīng)方程式：BBr3＋PBr3＋3H2＝BP＋6HBr

①分別畫出三溴化硼分子和三溴化磷分子的結(jié)構(gòu)。_____________、_________________

磷化硼晶體中磷原子作面心立方最密堆積，硼原子填入部分四面體空隙中。磷化硼的晶胞示意圖如下：

②已知磷化硼的晶胞參數(shù)a = 478 pm，計(jì)算晶體中硼原子和磷原子的核間距（dB-P）（寫出計(jì)算式，不要求計(jì)算結(jié)果）____________________________。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】MnCO3可用于制備活性電極材料MnO2。以菱錳礦(含MnCO3、SiO2、FeCO3和少量Al2O3等)為原料制備碳酸錳粗產(chǎn)品的流程如下：

已知：①常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38，Ksp[Al(OH)3]=4.0×10-34。

②氫氧化物沉淀的條件：Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分別為4.6、3.4；Mn2+開始沉淀的pH為8.1。

（1）“酸浸”過程中不能用濃鹽酸替代硫酸，原因是_________________________________。

（2）用離子方程式表示“氧化”過程中加MnO2的目的：_______________________________。

（3）“調(diào)pH”時，向含有硫酸鐵和硫酸鋁的混合溶液中滴加氫氧化鈉溶液至兩種沉淀共存，當(dāng)c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1時，c(Al3+)=______________mol·L-1。

（4）①“沉錳”過程中，反應(yīng)的離子方程式為_____________________。

②“沉錳”過程中沉錳速率與溫度的關(guān)系如圖所示。當(dāng)溫度高于60℃時，沉錳速率隨著溫度升高而減慢的原因可能是_____________________________。

（5）從濾液3中可分離出一種不含碳元素的氮肥，它的化學(xué)式為_____________________________。

（6）工業(yè)上，可以將碳酸錳制成硫酸錳，再用惰性電極電解酸性硫酸錳溶液來制備活性二氧化錳，電解時的陽極反應(yīng)式為________________________________。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】用2×10－3mol的KZO4恰好將30mL0.1mol/L的Na2SO3溶液氧化為Na2SO4，則元素Z在還原產(chǎn)物中的化合價是

A.＋2B.＋3C.＋4D.＋6

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】LED系列產(chǎn)品是一類新型節(jié)能產(chǎn)品。圖甲是NaBH4/H2O2燃料電池，圖乙是LED發(fā)光二極管的裝置示意圖。下列敘述錯誤的是

A．電池A極區(qū)的電極反應(yīng)式為：H2O2+2e-=2OH-

B．電池放電過程中，Na+從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動

C．每有1mol NaBH4參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NA

D．要使LED發(fā)光二極管正常發(fā)光，圖乙中的導(dǎo)線a應(yīng)與圖甲中的B極相連

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】下列物質(zhì)的主要成分不是二氧化硅的是

A.石英B.水晶C.計(jì)算機(jī)芯片D.沙子

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