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    在海底和青藏高原都发现了名为“可燃冰”的环保型新能源,主要成分是CH4,CH4在光照下可与Cl2反应,也可以用CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇等新型燃料.
    (1)CH4可与Cl2反应,其反应机理如下:
    (2)Cl2→2Cl2△H=+243kJ•mol-1
    Cl2→2Cl    △H=+243KJ• mol-1
    Cl+CH4→CH3+HCl   △H=+4KJ•mol-1
    CH3+Cl2→CH3Cl+Cl    △H=-106KJ•mol-1
    则CH4与Cl2反应生成CH3Cl(g)的热化学方程式为:
    (2)在一定条件下,发生反应:CH4(g)+H2O(g)
    魔方格
    ClO(g)+3H2(g)△H>0.
    在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将______(填“增大”、“减小”或“不变”).若在2L密闭容器中发生反应,T℃时,通入2mol CH4(g)和2mol H2O(g),反应达平衡后,生成l mol CO,此时向容器中同时加入1mol CO和3molH2的混合气体(保持温度不变),则平衡将______(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动,达到新平衡后平衡常数______
    (3)CH4(g)和H2O(g)生成的CO和H2在一定条件下可发生反应CO(g)+2H2(g)
    魔方格
    CH3OH(g)△H=-90.1kJ•mol-1,恒容条件下达平衡,下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO)增大的有______.(选填序号).
    a.再充入1mol H2b.使用健化剂  c.再充入2mol CO  d.升高温度
    (4)CH4可用于设计燃料电池,甲烷燃料电池的工作原理如下图所示:

    魔方格

    则正极的电极反应式为:______;
    反应一段时间后溶液的pH______(填“升高”、“降低”或“不变”).
    本题信息:2011年唐山模拟化学问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “在海底和青藏高原都发现了名为“可燃冰”的环保型新能源,主要成分是CH4,CH4在光照下可与Cl2反应,也可以用CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇等新型燃料.(1)C...” 主要考查您对

盖斯定律

影响化学平衡的因素

一次电池

二次电池

燃料电池

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盖斯定律的内容:

不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。换句话说,化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关,而与反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一一步完成时的反应热是相同的,这就是盖斯定律。

盖斯定律的意义:

利用盖斯定律可以间接计算某些不能直接测得的反应的反应热。例如:的△H无法直接测得,可以结合下面两个反应的△H,利用盖斯定律进行计算。

根据盖斯定律,就可以计算出所给反应的△H。分析上述两个反应的关系,即知


盖斯定律在反应热大小比较中的应用:

1.同一反应生成物状态不同时

若按以下思路分析:

2.同一反应物状态不同时

3.两个有联系的不同反应相比

并且据此可写出下面的热化学方程式:

影响化学平衡的因素:

(1)浓度在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,都可以使化学平衡向正反应方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,都可以使化学平衡向逆反应方向移动。
(2)压强对反应前后气体总体积发生变化的反应,在其他条件不变时,增大压强会使平衡向气体体积缩小的方向移动,减小压强会使平衡向气体体积增大的方向移动。对于反应来说,加压,增大、增大,增大的倍数大,平衡向正反应方向移动:若减压,均减小,减小的倍数大,平衡向逆反应方向移动,加压、减压后v一t关系图像如下图:
 
(3)温度在其他条件不变时,温度升高平衡向吸热反应的方向移动,温度降低平衡向放热反应的方向移动
对于,加热时颜色变深,降温时颜色变浅。该反应升温、降温时,v—t天系图像如下图:

(4)催化剂由于催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,所以催化剂对化学平衡无影响,v一t图像为


稀有气体对化学反应速率和化学平衡的影响分析:

1.恒温恒容时
充入稀有气体体系总压强增大,但各反应成分分压不变,即各反应成分的浓度不变,化学反应速率不变,平衡不移动。
2.恒温恒压时
充入稀有气体容器容积增大各反应成分浓度降低反应速率减小,平衡向气体体积增大的方向移动。
3.当充入与反应无关的其他气体时,分析方法与充入稀有气体相同。

化学平衡图像:

1.速率一时间因此类图像定性揭示了随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)变化的观律,体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征,以及平衡移动的方向等。
 

2.含量一时间一温度(压强)图常见的形式有下图所示的几种(C%指某产物百分含量,B%指某反应物百分含量),这些图像的折点表示达到平衡的时间,曲线的斜率反映了反应速率的大小,可以确定T(p)的高低(大小),水平线高低反映平衡移动的方向。


3.恒压(温)线该类图像的纵坐标为物质的平衡浓发(c)或反应物的转化率(α),横坐标为温度(T)或压强 (p),常见类型如下图:

小结:
1.图像分析应注意“三看”
(1)看两轴:认清两轴所表示的含义。
(2)看起点:从图像纵轴上的起点,一般可判断谁为反应物,谁为生成物以及平衡前反应进行的方向。
(3)看拐点:一般图像在拐点后平行于横轴则表示反应达平衡,如横轴为时间,由拐点可判断反应速率。
2.图像分析中,对于温度、浓度、压强三个因素,一般采用“定二议一”的方式进行分析
平衡移动方向与反应物转化率的关系:

1.温度或压强改变引起平衡向正反应方向移动时,反应物的转化率必然增大。
2.反应物用量的改变
(1)若反应物只有一种时,如aA(g)bB(g)+ cc(g),增加A的量,平衡向正反应方向移动,但反应物 A的转化率与气体物质的化学计量数有关:
 
(2)若反应物不止一种时,如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g):
a.若只增加A的量,平衡向正反应方向移动,而A的转化率减小,B的转化率增大。
b.若按原比例同倍数的增加反应物A和B的量,则平衡向正反应方向移动,而反应物的转化率与气体物质的计量数有关:
 
c.若不同倍增加A、B的量,相当于增加了一种物质,同a。
3.催化剂不改变转化率。
4.反应物起始的物质的量之比等于化学计量数之比时,各反应物转化率相等。

浓度、压强影响化学平衡的几种特殊情况:

1.当反应混合物中存在固体或纯液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或纯液体的量,对平衡基本无影响。
2.南于压强的变化对非气态物质的浓度基本无影响,因此,当反应混合物中不存在气态物质时,压强的变化对平衡无影响。
3.对于气体分子数无变化的反应,如,压强的变化对其平衡无影响。这是因为,在这种情况下,压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的,故平衡不移动。
4.对于有气体参加的反应,同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度,应视为压强对平衡的影响,如某平衡体系中,,当浓度同时增大一倍时,即让,此时相当于压强增大一倍,平衡向生成NH3的方向移动。
5.在恒容的密闭容器中,当改变其中一种气体物质的浓度时,必然同时引起压强改变,但判断平衡移动的方向时,心仍从浓度的影响去考虑:如,平衡后,向容器中再通入反应物,使 c(NO2)增大,平衡正向移动;如向容器中再通入生成物 N2O4,则使c(N2O4)增大,平衡逆向移动。但由于两种情况下,容器内的压强都增大,故对最终平衡状态的影响是一致的,如两种情况下,重新达到平衡后,NO2的百分含量都比原平衡时要小

电源:

化学电源化学电源是能够实际应用的原电池,化学电池是将化学能转变成电能的装置,它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。

一次电池:

 (1)普通锌锰干电池构造简单,价格便宜,但放电时间短,放电后电压下降较快。
负极:
正极:
总反应式:
(2)碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越,比能量和可储存时间均有提高,适用于大电流和连续放电。负极是正极是电解质是
负极:
正极:
总反应式:
(3)锂电池
用金属锂作负极,石墨作止极,电解质溶液由四氯化铝锂溶解在亚硫酰氯组成。
负极:
正极:
总反应式:
(4)锌银电池
负极是Zn,正极是,电解质是KOH。
负极:
正极:
总反应式:
这种电池比能量大,电压稳定,储存时间长,适宜小电流连续放电,常制成纽扣式微型电池,广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。


二次电池:

(1)蓄电池:蓄电池是可以反复使用、放电后可以充电使活性物质复原、以便再重新放电的电池,也称二次电池。其广泛用于汽车、发电站、火箭等部门。由所用电解质的酸碱性质不同分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。
①酸性铅蓄电池铅蓄电池由一组充满海绵状金属铅的铅锑合金格板做负极,由另一组充满二氧化铝的铅锑合金格板做正极,两组格板相间浸泡在电解质稀硫酸中,放电时,电极反应为:
负极:Pb+SO42-=PbSO4+2e- 正极:PbO2+SO42-十4H+2e-=PbSO4+2H2O
总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4十2H2O
放电后,正负极板上都沉积有一层PbSO4,放电到一定程度之后又必须进行充电,充电时用一个电压略高于蓄电池电压的直流电源与蓄电池相接,将负极上的PbSO4还原成Pb,而将正极上的PbSO4氧化成PbO2
充电时发生放电时的逆反应:阴极:PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极:PbSO4+2H2O=PbO2+SO42-+4H+2e- 总反应:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+H2SO4
②碱性蓄电池日常生活中用的充电电池就属于这类。它的体积、电压都和干电池差不多,携带方便,使用寿命比铅蓄电池长得多,使用信当可以反复充放电上千次,但价格比较贵。商品电池中有镍-镉(Ni-Cd)和镍一铁(Ni-Fe)两类,它们的电池反应是:
Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2
Fe+2NaO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Fe(OH)2
反应是在碱性条件下进行的,所以叫碱性蓄电池。
(2)银锌蓄电池 银锌电池是一种高能电池,它质量轻、体积小,是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。目前,有一种类似干电池的充电电池,它实际是一种银锌蓄电池,电解液为KOH溶液。 常见的钮扣电池也是银锌电池,它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒,盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料,负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料,电解质溶液为KOH浓溶液,溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜,将电极与电解质溶液隔开。
负极:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
正极:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-?
银锌电池跟铅蓄电池一样,在使用一段时间后就要充电,充电过程表示如下:
阳极:2Ag+2OH--2e-=Ag2O+H2O
阴极:Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-?
总反应式:Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag
一粒钮扣电池的电压达1.59V,安装在电子表里可使用两年之久。

燃料电池:

燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电池。
(1)氧氧燃料电池以氢气为燃料(作负极),以氧气为氧化剂(作正极),可用酸性电解质(如稀H2SO4),也可用碱性电解质(如KOH)。
①若电解质是酸性的,在电极反应式中不能出现OH-
负极:
正极:
总反应式:
②若电解质是碱性的,在电极反应式中不能出现H+
负极:
正极:
总反应式:
(2)甲烷一氧气燃料电池
若将金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通入甲烷和氧气。
负极:
正极:
总反应式:


新型化学电源的考查及解题指导:

近几年高考试题中出现的新型电池,有“氢镍电池”“高铁电池”“锌一锰碱性电池”、我国首创的“海洋电池”“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”“银锌电池~纽扣电池”等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量 (单位质量释放的能量)高等特点。取材于这些知识点的试题,由于题材广、信息新、陌生度大,所以,大多数考生认为这类试题难度大,而难在何处又十分迷茫。实际上这些题目主要考查的是学生对信息的迁移应用能力。具体有以下几个考查角度:
1.新型电池“放电”时正、负极的判断
 
2.新型电池“放电”时,电极反应式的书写首先根据电池反应分析物质得失电子情况,然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液巾的离子发生反应;对于较复杂的电极反应,可以利用总反幢方程式减去较简单一极的电极反应式,从而得到较复杂一极的电极反应式。
3.新型电池“充电”时阴、阳极的判断首先明确原电池放电时的正、负极,再根据充电时,阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。
4.新型电池充、放电时,电解质溶液中离子移动方向的判断首先分清电池是放电还是充电;再判断正、负极或阴、阳极,进而可确定离子的移动方向。


发现相似题
与“在海底和青藏高原都发现了名为“可燃冰”的环保型新能源,主要...”考查相似的试题有: