CO2和CO是工業(yè)排放的對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響的廢氣。
(1)以CO2與NH3為原料合成化肥尿素的主要反應(yīng)如下:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);ΔH=-159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=a kJ·mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=-86.98 kJ·mol-1
則a為 。
(2)科學(xué)家們提出用工業(yè)廢氣中的CO2制取甲醇:CO2+3H2CH3OH+H2O。制得的CH3OH可用作燃料電池的燃料。
①在KOH介質(zhì)中,負(fù)極的電極反應(yīng)式為_________________________________。
②作介質(zhì)的KOH可以用電解K2SO4溶液的方法制得。則KOH在_______出口得到,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是:_____________________________________。
(3)利用CO與H2反應(yīng)可合成CH3OCH3。
已知:3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2(g),ΔH=-247kJ/mol
在一定條件下的密閉容器中,該反應(yīng)達(dá)到平衡,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是 .
A.低溫高壓;B.加入催化劑;C.體積不變充入氦氣;D.增加CO的濃度;E.分離出二甲醚
(4)CH3OCH3也可由CH3OH合成。已知反應(yīng)2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g),在某溫度下,在1L密閉容器中加入CH3OH ,反應(yīng)到10分鐘時(shí)達(dá)到平衡,此時(shí)測(cè)得各組分的濃度如下:
物質(zhì) |
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
濃度/(mol·L-1) |
0.01 |
0.2 |
0.2 |
①0-10 min內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH) = 。
②該溫度下的平衡常數(shù)為 。
③若平衡后,再向容器中再加入0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3,此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小:
v正 v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
(1)+72.49kJ.mol-1 (2分)
(2)①CH3OH -6e-+8OH-=CO32-+6H2O(2分)
②D (2分)4OH- + 4e- = 2H2O + O2↑ (2分)
(3)AE (2分)
(4)①0.04 mol·L-1·min-1(2分)② 400(2分) ③ > (2)
【解析】
試題分析:(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律①+②=③,得到-159.47KJ/mol+a=-86.98KJ/mol,a=+72.49KJ/mol;
(2)①甲醇作燃料制成的燃料電池生成的CO2被堿溶液吸收生成K2CO3,總反應(yīng)式為:2CH3OH+4KOH+3O2=2K2CO3+6H2O,所以甲醇在負(fù)極失去電子,負(fù)極的電極反應(yīng)式為:2CH3OH-12e- +16OH- =2CO32- +12H2O,正極則為:3O2+12e-+6H2O=12OH-
②電解K2SO4溶液實(shí)質(zhì)就是電解水,陽(yáng)極水電離的OH-失去電子被氧化,陽(yáng)極產(chǎn)生大量H+,SO42-通過(guò)陰離子交換膜到達(dá)陽(yáng)極,從A口出得到硫酸,陽(yáng)極電極反應(yīng)式為:4OH- + 4e- = 2H2O + O2↑;而陰極水電離得H+得到電子被還原,所以會(huì)有大量OH-生成,K+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極,在D口出得到KOH,陰極反應(yīng)式為:4H++ 4e- =2H2↑。
(3)由反應(yīng)可知正反應(yīng)為放熱、前后氣體系數(shù)減少的反應(yīng),所以增大壓強(qiáng)、降低溫度有利于正反應(yīng)提高CO的轉(zhuǎn)化率,所以A可行;加入催化劑只能加快反應(yīng)速率,不能改變平衡,B不可行;體積不變充入氦氣不改變各參加反應(yīng)氣體的濃度,不會(huì)改變平衡,因此C項(xiàng)不能提高CO轉(zhuǎn)化率;增加CO的濃度能使平衡正向移動(dòng),但是CO的轉(zhuǎn)化率反而降低;E項(xiàng)分離出生成物二甲醚,可以使反應(yīng)正向移動(dòng),所以能提高CO的轉(zhuǎn)化率,所以E可行;故選AE。
(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)有:2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)
初始濃度(mol/L): 0.41 0 0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L): 0.4 0.2 0.2
平衡濃度(mol/L): 0.01 0.2 0.2
所以①0-10 min內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH) =0.4 mol/L÷10min=0.04 mol·L-1·min-1
②該溫度下的平衡常數(shù)K=0.2×0.2÷0.012 =400
③因?yàn)榇似胶鈺r(shí),容器中有0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3 、0.2mol H2O,若恒溫恒容下再向容器中再加入同樣的0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3、0.2mol H2O,則達(dá)到等效平衡,平衡不移動(dòng)。但是只加入0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3 則不能達(dá)到等效平衡,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),所以此時(shí)v正>v逆 。
考點(diǎn):本題考查的是化學(xué)反應(yīng)與能量、電化學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)反應(yīng)速率與平衡等知識(shí)的綜合。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2013-2014學(xué)年湖北省荊門市高三元月調(diào)考理綜化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題
Ⅰ.沿海地區(qū)有著豐富的海水資源,海水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO3-等離子。合理利用資源和保護(hù)環(huán)境是可持續(xù)發(fā)展的重要保證。
(1)海水經(jīng)過(guò)處理后可以得到無(wú)水氯化鎂,無(wú)水氯化鎂是工業(yè)制取鎂的原料。試寫出電解熔融氯化鎂制取金屬鎂的化學(xué)反應(yīng)方程式???????????????????????????????? 。
(2)某化工廠生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含有Cu2+和Pb2+的污水。排放前擬用沉淀法除去這兩種離子,根據(jù)下列數(shù)據(jù),你認(rèn)為投入?????????? (選填“Na2S”或“NaOH”)效果更好。
難溶電解質(zhì) | Cu(OH)2 | CuS | Pb(OH)2 | PbS |
Ksp | 4.8×10-20 | 6.3×10-36 | 1.2×10-15 | 1.0×10-28 |
(3)火力發(fā)電在我國(guó)的能源利用中占較大比重,但是排放出的SO2會(huì)造成一系列環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題。利用海水脫硫是一種有效的方法,其工藝流程如下圖所示:
①天然海水的pH≈8,試用離子方程式解釋天然海水呈弱堿性的原因????????? (任寫一個(gè))。
②某研究小組為探究提高含硫煙氣中SO2吸收效率的措施,進(jìn)行了天然海水吸收含硫煙氣的模擬實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。
請(qǐng)你根據(jù)圖示實(shí)驗(yàn)結(jié)果,就如何提高一定濃度含硫煙氣中SO2的吸收效率,提出一條合理化建議:??? 。
③天然海水吸收了含硫煙氣后會(huì)溶有H2SO3、HSO3-等分子或離子,使用氧氣將其氧化的化學(xué)原理是?????????????????? (任寫一個(gè)化學(xué)方程式或離子方程式)。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水與之混合后才能排放,該操作的主要目的是???????????????????????? 。
Ⅱ.能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱。研究化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化在能源緊缺的今天具有重要的理論意義。已知下列熱化學(xué)方程式
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)???? H=-570kJ/mol;
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)??? H=-242kJ/mol;
③C(s)+1/2O2(g)=CO(g)???? H=—110.5kJ/moL;
④C(s)+O2(g)=CO2(g)??????? H=—393.5kJ/moL;
⑤CO2(g)+2H2O(g)=2CH4(g)+2 O2(g)? H=+890kJ/moL
回答下列問(wèn)題
(1)上述反應(yīng)中屬于吸熱反應(yīng)的是??????????????? 。
(2)H2的燃燒熱為△H=??????????????? 。
(3)蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義。有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然難直接測(cè)定,但可通過(guò)間接的方法求得。已知C(s) + H2O(g)=H2(g)+ CO(g)???? H=akJ/moL;則a=???????? ;該反應(yīng)的熵S???????? 0(選填“>”、“=”、“<”);已知自由能G=H—TS,當(dāng)G<0時(shí)可自發(fā)進(jìn)行。則該反應(yīng)在什么條件下可自發(fā)進(jìn)行__________________。
(4)CO分析儀以燃料電池為工作原理,其裝置如圖所示,該電池中電解質(zhì)為氧化釔-氧化鈉,其中O2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動(dòng)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是????? 。
A.負(fù)極的電極反應(yīng)式為:CO+O2—―2e-=CO2
B.工作時(shí)電極b作正極,O2—由電極a流向電極b
C.工作時(shí)電子由電極a通過(guò)傳感器流向電極b
D.傳感器中通過(guò)的電流越大,尾氣中CO的含量越高
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2013-2014學(xué)年黑龍江省雙鴨山市高三上學(xué)期第二次月考化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題
歐盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排稅以應(yīng)對(duì)冰川融化和全球變暖,使得對(duì)如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用碳資源的研究顯得更加緊迫。請(qǐng)運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識(shí)研究碳及其化合物的性質(zhì)。
(1)近年來(lái),我國(guó)儲(chǔ)氫納米碳管研究取得重大進(jìn)展,用電弧法合成的碳納米管中常伴有大量碳納米顆粒(雜質(zhì)),這種碳納米顆?捎醚趸瘹饣ㄌ峒,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
__C+__K2Cr2O7+__ →__CO2↑+ __K2SO4 + __Cr2(SO4)3+__H2O
請(qǐng)完成并配平上述化學(xué)方程式。
(2)甲醇是一種新型燃料,甲醇燃料電池即將從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化生產(chǎn)。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=-116 kJ·mol-1
①下列措施中有利于增大該反應(yīng)的反應(yīng)速率的是 _______;
A.隨時(shí)將CH3OH與反應(yīng)混合物分離 B.降低反應(yīng)溫度
C.增大體系壓強(qiáng) D.使用高效催化劑
②已知: △H2=-283 kJ·mol-1
△H3=-242 kJ·mol-1
則表示1mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO 2和水蒸氣時(shí)的熱化學(xué)方程式為 ;
③在容積為1L的恒容容器中,分別研究在230℃、250℃和270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律。如圖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。請(qǐng)回答:
。┰谏鲜鋈N溫度中,曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是
ⅱ)利用圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù),計(jì)算出曲線Z在對(duì)應(yīng)溫度下CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)的平衡常數(shù)K = 。
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