氫是一種理想的綠色清潔能源,氫氣的制取與儲(chǔ)存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).
(1)利用FeO/Fe3O4循環(huán)制氫,已知:
      H2O(g)+3FeO(s)═Fe3O4(s)+H2(g)△H=akJ?mol-1…(I)
      2Fe3O4(s)═6FeO(s)+O2(g)△H=bkJ?mol-1…(Ⅱ)    
①反應(yīng)2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)△H=
 
kJ?mol-1(用含a,b的代數(shù)式表示).
②上述反應(yīng)b>O,要使該制氫方案有實(shí)際意義.從能源利用及成本的角度考慮,實(shí)現(xiàn)反應(yīng)Ⅱ可采用的方案是
 

③反應(yīng)(Ⅰ):FeO平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖1,則a=
 
0(填:“>”、“<”或“=”)
(2)Cu/CuCl熱化學(xué)循環(huán)制氫如圖2.

①步驟2是在500℃進(jìn)行的,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
 

②步驟3是在圖3所示的電解槽中進(jìn)行的,陰極的電極反應(yīng)式為
 
;電解總反應(yīng)的方程式為
 

(3)氫能的運(yùn)用.貯氫是關(guān)鍵技術(shù)之一,納米晶體Mg2FeH6儲(chǔ)氫材料具有貯氫容量大和價(jià)格低廉優(yōu)勢(shì).Mg2FeH6可由Mg和Fe的粉末為原料在氫氣氣氛中反應(yīng)加熱球磨制得,該反應(yīng)分兩步進(jìn)行,第一步反應(yīng)為Mg+H2═MgH2,第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式為
 
考點(diǎn):用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線
專題:化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題
分析:(1)①利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱;
②可利用廉價(jià)清潔能源提供熱能;
③根據(jù)圖象FeO平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低,說(shuō)明升溫平衡向正反應(yīng)反應(yīng)移動(dòng),故a<0;
(2)①根據(jù)圖象分析書寫方程式;
②根據(jù)圖象氯離子的移動(dòng)方向判斷陰陽(yáng)極,再根據(jù)步驟3上的產(chǎn)物判斷陰陽(yáng)極產(chǎn)物;
(3)根據(jù)Mg2FeH6可由Mg和Fe的粉末為原料在氫氣氣氛中反應(yīng)加熱球磨制得,第一步反應(yīng)為Mg+H2═MgH2,從組成上判斷第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式.
解答: 解:(1)①已知H2O(g)+3FeO(s)?Fe3O4(s)+H2(g)△H=akJ/mol(Ⅰ)
2Fe3O4═6FeO(s)+O2g△H=bkJ/mol (Ⅱ),
利用蓋斯定律,將(Ⅰ)×2+(Ⅱ)可得2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=(2a+b)kJ/mol,
故答案為:2a+b;
②b>0,要使該制氫方案有實(shí)際意義,應(yīng)給反應(yīng)Ⅱ提供能量才能使反應(yīng)發(fā)生,可利用廉價(jià)清潔能源提供熱能或利用太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⑸锬、核能等?br />故答案為:用廉價(jià)清潔能源提供熱能;
③根據(jù)圖象FeO平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低,說(shuō)明升溫平衡向正反應(yīng)反應(yīng)移動(dòng),故a<0,故答案為:a<0;
(2)①根據(jù)圖象步驟2生成了CuCl和O2,故反應(yīng)方程式為2Cu2OCl2
 500℃ 
.
 
4CuCl+O2↑,故答案為:2Cu2OCl2
 500℃ 
.
 
4CuCl+O2↑;
②根據(jù)圖象氯離子的移動(dòng)方向,則石墨為陽(yáng)極,銅為陰極,再根據(jù)圖象在陰極CuCl反應(yīng)生成了氯離子,故陰極反應(yīng)為CuCl+e-=Cl-+Cu;根據(jù)步驟3反應(yīng)物為CuCl,產(chǎn)物為氯化銅和銅,所以總反應(yīng)為:2CuCl
 通電 
.
 
CuCl2+Cu;
故答案為:CuCl+e-=Cl-+Cu;2CuCl
 通電 
.
 
CuCl2+Cu;
(3)根據(jù)Mg2FeH6可由Mg和Fe的粉末為原料在氫氣氣氛中反應(yīng)加熱球磨制得,第一步反應(yīng)為Mg+H2═MgH2,從組成上判斷還缺鐵,故反應(yīng)方程式為3MgH2+Fe
   △   
.
球磨
Mg2FeH6+Mg,故答案為:3MgH2+Fe
   △   
.
球磨
Mg2FeH6+Mg.
點(diǎn)評(píng):本題考查了熱化學(xué)中蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡以及電解池原理等信息題,看懂讀懂圖表并能提取到有用的信息是解答的關(guān)鍵.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

下列物質(zhì)長(zhǎng)期露置于空氣中質(zhì)量會(huì)減少的是( 。
A、濃硫酸B、濃鹽酸
C、稀硫酸D、濃氨水

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

制取乙酸乙酯的裝置正確的是(其中B和D的玻璃導(dǎo)管插入到小試管內(nèi)液面以下)( 。
A、
B、
C、
D、

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展和家用電器的普及,我國(guó)印刷電路板(PCB)的生產(chǎn)呈現(xiàn)急劇增長(zhǎng)之勢(shì).廢舊電路板的增多給我們帶來(lái)了環(huán)境問(wèn)題,目前我們臺(tái)州大多采用32%~35%的FeCl3溶液溶解印刷線路板上的金屬銅,從而進(jìn)行對(duì)銅的回收和利用.經(jīng)分析腐蝕廢液中主要含有HCl、FeCl2和CuCl2等溶質(zhì).
(1)用32%~35%的FeCl3溶液溶解印刷線路板上的金屬銅的原理是(用離子方程式表示):
 

(2)工業(yè)上有多種回收腐蝕廢液中銅的方法,下面是常用的兩種方法:
Ⅰ、電化學(xué)方法回收腐蝕廢液中銅,則陽(yáng)極(石墨)上的電極反應(yīng)式為:
 

Ⅱ、工業(yè)上也可以用鐵粉回收腐蝕廢液中的銅:
①用鐵粉回收銅的實(shí)驗(yàn)操作為
 
.②科學(xué)家對(duì)鐵置換銅工藝的研究如下:
分別用還原鐵粉、廢鐵屑和廢鐵屑在超聲波粉碎處理下置換銅,將置換出的銅粉放入250mL燒杯中,加入120mL 1.5mol?L-1的硫酸,水浴加熱,控制溫度在70℃,攪拌,在10、20、30、40、50、60min時(shí),分別用吸管移取0.5g左右的銅于試管內(nèi),將上層清液倒回小燒杯中,用蒸餾水洗凈試樣,過(guò)濾,在105℃烘箱中烘干后測(cè)定銅粉中鐵的含量.其結(jié)果如圖:

已知a表示用還原鐵粉置換銅的除鐵效果,b表示用廢鐵屑置換銅的除鐵效果,c表示用廢鐵屑在超聲波下置換銅的除鐵效果,你認(rèn)為除鐵效果最好的是
 
(填a、b或c),其原因是
 

(3)工業(yè)上也可用腐蝕廢液生成CuCl2?2H2O,從而進(jìn)行對(duì)廢液的利用,其工藝流程如圖:

已知:pH≥9.6時(shí),F(xiàn)e2+ 以Fe(OH)2的形式完全沉淀; pH≥6.4時(shí),Cu2+ 以Cu(OH)2的形式完全沉淀; pH在3~4時(shí),F(xiàn)e3+ 以Fe(OH)3 的形式完全沉淀.
①試劑A最好應(yīng)選用
 

a.濃硫酸       b.Cl2       c.NaClO      d.NaOH溶液
理由是
 

②分析有關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線(如圖),為了獲得CuCl2?2H2O晶體,對(duì)濾液B進(jìn)行的操作是:
 
、
 
,過(guò)濾得到產(chǎn)品.

③測(cè)定CuCl2?2H2O產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可按下法:取2.000g產(chǎn)品,用水溶解后,加入60.00mL 0.4000mol?L-1的KI溶液(足量),充分反應(yīng)后加入淀粉指示劑,用0.4000mol?L-1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,耗去此標(biāo)準(zhǔn)液25.00mL時(shí),剛好到達(dá)滴定終點(diǎn).
已知:2Cu2++4I-=2CuI↓+I2    I2+2S2O32-=2I-+S4O62-此產(chǎn)品中CuCl2?2H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

已知甲酸(HCOOH)是羧酸中組成最簡(jiǎn)單的酸,它具有羧酸的性質(zhì),在實(shí)驗(yàn)室里常用甲酸在濃硫酸的作用下制取少量一氧化碳,現(xiàn)用甲酸與甲醇反應(yīng)制取甲酸甲酯來(lái)驗(yàn)證甲酸具有能發(fā)生酯化反應(yīng)的性質(zhì),裝置如圖所示
回答下列問(wèn)題:
(1)燒瓶中最可能發(fā)生的副反應(yīng)的產(chǎn)物為CO和H2O反應(yīng)的化學(xué)方程式:
 

(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中選用的試劑及用品有濃硫酸、甲醇、甲酸還有
 
、
 
兩種物質(zhì)
(3)導(dǎo)管a不能伸入液面以下的理由是
 
長(zhǎng)導(dǎo)管b的作用是
 
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中導(dǎo)管b
 
(填“能”或“不能”)直接與大氣相通,理由為
 

(4)大試管中溶液的作用有溶解甲醇,吸收甲酸,還有
 

(5)若大試管中溶液是NaOH溶液,則收集到的產(chǎn)物比預(yù)期的少,其原因是
 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

某溶液僅含F(xiàn)e2+、Na+、Al3+、Ba2+、SO42-、NO3-、Cl-中的4種離子,所含離子的物質(zhì)的量均為1mol.若向該溶液中加入過(guò)量的稀硫酸,有氣體產(chǎn)生,且溶液中陰離子種類不變(不考慮水的電離和離子的水解).回答下列問(wèn)題:
(1)若向該溶液中加入過(guò)量的稀硫酸和KSCN溶液,現(xiàn)象是:
 

(2)寫出向該溶液中加入過(guò)量的稀硫酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:
 

(3)經(jīng)分析,該溶液所含的4種離子是:
 

(4)判定另外3種離子不能存在的主要依據(jù)有三個(gè):
①向該溶液中加入過(guò)量的稀硫酸,有氣體產(chǎn)生,且溶液中陰離子種類不變、②所含離子的物質(zhì)的量均為1mol,則③是
 

(5)若向該溶液中加入足量的NaOH溶液,將所得的沉淀過(guò)濾再灼燒,最后所得固體的質(zhì)量為
 
g.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

甲醇是一種可再生能源,具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景.工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1
(1)下列有關(guān)上述反應(yīng)的說(shuō)法正確的是
 

a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時(shí)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
c.保持容器體積不變,升高溫度可提高CO的轉(zhuǎn)化率
d.使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時(shí)間并提高CH3OH的產(chǎn)量
(2)在容積為1L的恒容容器中,分別研究在230℃、250℃、270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律.圖1是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比(起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為1mol)與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系.
①在上述三種溫度中,曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是
 


②利用圖1中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù),計(jì)算該反應(yīng)在對(duì)應(yīng)溫度下的平衡常數(shù)K (寫出計(jì)算過(guò)程).
③在答題卡相應(yīng)位置上畫出:上述反應(yīng)達(dá)到平衡后,減小體系壓強(qiáng)至達(dá)到新的平衡過(guò)程中,正逆反應(yīng)速率與時(shí)間的變化關(guān)系圖2并標(biāo)注.
(3)已知:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?mol-1H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)△H3=-242kJ?mol-1則表示1mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO2和水蒸氣時(shí)的熱化學(xué)方程式為
 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

制備液晶材料時(shí)經(jīng)常用到有機(jī)物Ⅰ,Ⅰ可以用E和H在一定條件下合成:

請(qǐng)根據(jù)以下信息完成下列問(wèn)題:
①A為丁醇且核磁共振氫譜有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫;
②R-CH=CH2
B2H
H2O2/OH-
R-CH2CH2OH
③一個(gè)碳原子上連有兩個(gè)羥基不穩(wěn)定,易脫水形成羰基.
(1)B按系統(tǒng)命名法名稱為:
 

(2)芳香族化合物F的分子式為C7H8O,苯環(huán)上的一氯代物只有兩種,則F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為:
 

(3)C→D的反應(yīng)條件為:
 

(4)A→B、G→H的反應(yīng)類型為
 
、
 

(5)D生成E的化學(xué)方程式為
 
.E與H反應(yīng)生成I的方程式為
 

(6)I的同系物K相對(duì)分子質(zhì)量比I小28.K的結(jié)構(gòu)中能同時(shí)滿足如下條件:①苯環(huán)上只有兩個(gè)取代基;②分子中不含甲基.共有
 
種(不考慮立體異構(gòu)).
試寫出上述同分異構(gòu)體中任意一種消耗NaOH最多的有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

某化學(xué)興趣小組在課外活動(dòng)中,對(duì)某溶液進(jìn)行了多次檢測(cè),得到的溶液組成可能為:KCl、K2SO4、Na2CO3、NaCl,請(qǐng)回答:
在檢測(cè)時(shí),為了確定溶液中存在硫酸根離子、碳酸根離子和氯離子:
首先,向溶液中滴加
 
溶液(填化學(xué)式),其目的是
 
;
其次,然后繼續(xù)加入過(guò)量的該溶液,其目的是
 
;
第三,再向溶液中加入
 
溶液(填化學(xué)式),其目的是
 
;
第四,過(guò)濾,再向?yàn)V液中加入
 
溶液(填化學(xué)式),其目的是
 

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