(1)甲醇(CH3OH)是重要的能源物质,研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,在高温下它能传导O2-。电池工作时正极反应式为 。
若以该电池为电源,用石墨做电极电解100 mL含有如下离子的溶液。
离子 | Cu2+ | H+ | Cl- | SO42- |
c/mol·L-1 | 1 | 4 | 4 | 1 |
电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),阳极上收集到氧气标况下的体积为 L。
(2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用右图装置模拟上述过程:
①写出阳极电极反应式 ;
②除去甲醇的离子反应为 ,该过程中被氧化的元素是_____ ,当产生标准状况下2.24 L CO2时,共转移电子 mol。
高二化学填空题困难题
(1)甲醇(CH3OH)是重要的能源物质,研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,在高温下它能传导O2-。电池工作时正极反应式为 。
若以该电池为电源,用石墨做电极电解100 mL含有如下离子的溶液。
离子 | Cu2+ | H+ | Cl- | SO42- |
c/mol·L-1 | 1 | 4 | 4 | 1 |
电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),阳极上收集到氧气标况下的体积为 L。
(2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用右图装置模拟上述过程:
①写出阳极电极反应式 ;
②除去甲醇的离子反应为 ,该过程中被氧化的元素是_____ ,当产生标准状况下2.24 L CO2时,共转移电子 mol。
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燃料电池能有效提高能源利用率,具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料,其中最环保的是( )
A. 甲醇 B. 天然气 C. 液化石油气 D. 氢气
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燃料电池能有效提高能源利用率,具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料,其中最环保的是
A. 甲醇 B. 天然气 C. 氢气 D. 液化石油气
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燃料电池能有效提高能源利用率,具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料,其中最环保的是( )
A.甲醇 B.天然气 C.液化石油气 D.氢气
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燃料电池能有效提高能源利用率,具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料,其中最环保的是
A.甲醇 B.天然气 C.氢气 D.液化石油气
高二化学选择题中等难度题查看答案及解析
甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,研究甲醇具有重要意义。有人模拟用CO和H2合成甲醇,其反应为:CO(g) + 2H2(g) ⇌ CH3OH(g) △H<0
(1)在容积固定为1L的密闭容器内充入2 mol CO和4 mol H2发生上述反应,20min时用压力计监测容器内压强的变化如下:
反应时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
压强/MPa | 12.4 | 10.2 | 8.4 | 7.0 | 6.2 | 6.2 |
则反应从开始到20min时,以CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)=_________mol/(L·min),该温度下平衡常数K=___________,若平衡后增大压强,则K值_________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)在恒温恒容的密闭容器中,不能判定CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g) △H<0,反应达到平衡的是___________;
A、压强保持不变 B、气体的密度保持不变
C、气体平均摩尔质量保持不变 D、速率v(H2):v(CH3OH)=2:1
(3)如图是甲醇燃料电池结构示意图,C是________(填“正”或“负”)极,写出此电极的电极反应式__________________________________________。
(4)若以该电池为电源,用石墨做电极电解100mL CuSO4溶液,电解一段时间后,两极均收集到11.2L的气体(标准状况下),则原CuSO4溶液的物质的量浓度为________mol/L。
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甲醇(CH3OH)热值高、无污染,既可做燃料,又是重要的化工原料。科学家正研究利用CO2生产甲醇以发展低碳经济。
(1)已知CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为283kJ•mol-1和726kJ•mol-1。则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为______。
(2)根据甲醇在酸性电解质溶液中与氧气作用生成二氧化碳和水的反应,设计一种燃料电池,则其负极反应式为______。若该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为689.7kJ,与其燃烧所能释放的全部能量相比,该燃料电池的理论效率为______。
(3)探究不同条件下对合成甲醇反应的影响:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。
①其他条件不变,T1、T2两种温度下CH3OH的物质的量随时间的变化如图,则该反应在T1时的平衡常数比T2时的______(填“大”、“小”),处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②某温度下,在体积为1L的密闭容器中加入4molCO2、8molH2,测得H2的物质的量随时间变化如图曲线(甲)所示:
则a→b时间段内v(CH3OH)=______mol•L-1•min-1;若仅改变某一条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线(乙)所示。曲线(乙)对应改变的实验条件可以是______(填序号)。
A.加催化剂 B.增大压强 C.升高温度 D.增大CO2浓度
若图中曲线甲平衡后保持恒温恒容,按如表各组的物质的量再次增加投入反应混合物,其中平衡向正反应方向进行的是______。
物质 | n(CO2) | n(H2) | n(CH3OH) | n(H2O) |
A | 0 | 0 | 1 | 1 |
B | 1 | 0 | 1 | 0 |
C | 0 | 1 | 1 | 0 |
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由碳元素构成的各种单质和化合物始终都是科学家研究的重要对象。
Ⅰ.甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上可用转化中得到的合成气制备甲醇。反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),某温度下,在容积为2L的密闭容器中进行该反应,其相关数据见图:
①根据图计算,从反应开始到tmin时,用H2浓度变化表示的平均反应速率υ(H2)=__。
②tmin至2tmin时速率变化的原因可能是__(要求答出所有可能原因)。
Ⅱ.一定温度下,向一容积为5L的恒容密闭容器中充入0.4molSO2和0.2molO2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196kJ·mol-1。当反应达到平衡时,容器内压强变为起始时的。请回答下列问题:
①SO2的转化率为__;
②达到平衡时反应放出的热量为__。
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(16分)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上常用CO和H2反应生产CH3OH,并开发出甲醇燃料电池。
(1)已知:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283.0 kJ·mol-1
2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=-1453.0 kJ·mol-1
则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为________。
(2)工业上常利用反应CO(g)+2H2(g)≒CH3OH(g) △H<0合成甲醇,在230℃~270℃最为有利。为研究合成气最合适的起始组成比,分别在230℃、250℃和270℃进行实验,结果如图。
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A.1~1.5 B.2.5~3 C.3.5~4.5
(3)制甲醇所需要的氢气,可用下列反应制取:H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g) △H<0,某温度下该反应的平衡常数K=1。试回答下列问题:
①该温度下,若起始时c(CO)=1 mol·L-1,c(H2O)=2 mol·L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5 mol·L-1,则此时该反应v(正)________v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②若降低温度,该反应的K值将________(填“增大”、“减 小”或“不变”)。
(4)某实验小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。
①该电池工作时,OH-向________极移动(填“a”或“b”)。
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池负极反应式为________, 电池总反应的离子方程式为________。
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甲醇(CH3OH)是重要的化工原料,发展前景广阔。
(1)利用甲醇可制成微生物燃料电池(利用微生物将化学能直接转化成电能的装置)。某微生物燃料电池装置如下图所示:
A极附近的电极反应式是_________。
(2)研究表明CO2加氢可以合成甲醇。反应如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
①反应的化学平衡常数表达式K=_________。
②有利于提高反应中CO2的平衡转化率的措施有_________(填序号)。
a. 使用催化剂 b. 加压 c. 增大CO2和H2的初始投料比
③研究温度对于甲醇产率的影响。在210℃~290℃,保持原料气中CO2和H2的投料比不变,按一定流速通过催化剂,得到甲醇的平衡产率与温度的关系如下图所示。该反应焓变H_________0(填“>”、“=”或“<”),其依据是________。
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