“溫室效應(yīng)”是全球關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一。CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體。因此,控制和治理CO2是解決溫室效應(yīng)的有效途徑。
(1)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中,進(jìn)行反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):
實(shí)驗(yàn)組 |
溫度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
達(dá)到平衡所需時(shí)間/min |
||
CO |
H2O |
H2 |
CO |
|||
1 |
650 |
4 |
2 |
1.6 |
2.4 |
6 |
2 |
900 |
2 |
1 |
0.4 |
1.6 |
3 |
3 |
900 |
a |
b |
c |
d |
t |
① 實(shí)驗(yàn)1條件下平衡常數(shù)K= (保留小數(shù)點(diǎn)后二位數(shù)字)。
② 實(shí)驗(yàn)3中,若平衡時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣,則a/b 的值 (填具體值或取值范圍)。
③ 實(shí)驗(yàn)4,若900℃時(shí),在此容器中加入10molCO、5molH2O、2molCO2、5molH2,則此時(shí)v(正) v(逆)(填“<”、“>”、“=”)。
(2)CO2在自然界循環(huán)時(shí)可與CaCO3反應(yīng),CaCO3是一種難溶物質(zhì),其Ksp=2.8×10—9。CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的濃度為2×10—4mo1/L,則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為 。
(3)已知BaSO4(s) + 4C(s) =4CO(g) + BaS(s) △H1 =+571.2kJ/mol,
BaSO4(s) + 2C(s) = 2CO2(g) + BaS(s) △H2=+226.2 kJ/mol。
則反應(yīng)C(s) + CO2(g) = 2CO(g)的△H3= kJ/mol。
(4)尋找新能源是解決溫室效應(yīng)的一條重要思路。磷酸亞鐵鋰LiFePO4是一種新型汽車鋰離子電池,總反應(yīng)為:FePO4+Li LiFePO4,電池中的固體電解質(zhì)可傳導(dǎo)Li+,則該電池放電時(shí)的正極和負(fù)極反應(yīng)式分別為: 和 。若用該電池電解蒸餾水(電解池電極均為惰性電極),當(dāng)電解池兩極共有3360mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)產(chǎn)生時(shí),該電池消耗鋰的質(zhì)量為 。(Li的相對(duì)原子質(zhì)量約為7.0)
(16分)
(1)①2.67(2分) ②<1 (2分) ③< (2分)
(2)5.6×10—5mo1/L (2分)
(3)+172.5 (2分)
(4)FePO4+Li++e—=LiFePO4(2分) Li-e—=Li+ (2分) 1.4 g(2分)
【解析】
試題分析:(1)①表中實(shí)驗(yàn)1有關(guān)組分的起始物質(zhì)的量、平衡物質(zhì)的量已知,容器體積為2L,由于c=n/V,則
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始濃度(mol/L) 2 1 0 0
變化濃度(mol/L) 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡濃度(mol/L) 1.2 0.2 0.8 0.8
K===2.67
②實(shí)驗(yàn)3中CO、H2O的起始濃度分別為a/2mol/L、b/2mol/L,設(shè)CO的變化濃度為xmol/L,由于CO、H2O的變化濃度之比等于化學(xué)方程式的系數(shù)之比,則H2O的變化濃度為xmol/L,則CO、H2O的平衡轉(zhuǎn)化率分別為2x/a、2x/b,若CO的平衡轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣,則2x/a>2x/b,所以a/b<1;
③先根據(jù)實(shí)驗(yàn)2中有關(guān)數(shù)據(jù)求900時(shí)的平衡常數(shù),再根據(jù)溫度不變平衡常數(shù)不變,利用此時(shí)各組分的物質(zhì)的量計(jì)算各自濃度,根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)的大小判斷此時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的方向(若濃度商大于平衡常數(shù),則反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,反之,則向正反應(yīng)方向進(jìn)行),最后反應(yīng)向哪個(gè)方向進(jìn)行,則哪個(gè)方向的速率就大于相反方向的速率。
表中實(shí)驗(yàn)2有關(guān)組分的起始物質(zhì)的量、平衡物質(zhì)的量已知,容器體積為2L,由于c=n/V,則
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始濃度(mol/L) 1 0.5 0 0
變化濃度(mol/L) 0.2 0.2 0.2 0.2
平衡濃度(mol/L) 0.8 0.3 0.2 0.2
K===0.167
實(shí)驗(yàn)4時(shí)CO、H2O、CO2、H2的濃度分別為5mol/L、2.5mol/L、1mol/L、2.5mol/L,則Q===0.2>K=0.167,說(shuō)明此時(shí)反應(yīng)應(yīng)該向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,所以v(逆)>v(正),即v(正)<v(逆);
(2)設(shè)混合前CaCl2溶液的最小濃度為xmol/L,Na2CO3溶液的濃度為2×10—4mo1/L,則等體積混合后CaCl2、Na2CO3的濃度分別為x/2mol/L、1×10—4mo1/L,則Ksp=2.8×10—9= x/2×1×10—4,x=5.6×10—5;
(3)先將3個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①②③,接著觀察它們的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)①/2—②/2=③,則C(s) + CO2(g) = 2CO(g)的△H3=△H1 /2—△H2/2=+172.5 kJ/mol;
(4)放電時(shí)電池總反應(yīng)式為FePO4+Li=LiFePO4,其中鋰元素由0升為+1價(jià),鐵元素由+3降為+2價(jià),前者在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),后者在正極上發(fā)生還原反應(yīng),根據(jù)電子、電荷、原子守恒原理及電解質(zhì)中定向移動(dòng)的離子環(huán)境,正極反應(yīng)式為FePO4+Li++e—=LiFePO4,負(fù)極反應(yīng)式為L(zhǎng)i-e—=Li+;用惰性電極電解水的原理為2H2O2H2↑+O2↑~4e—,則n(H2)=2n(O2),由于n=V/Vm,則n(H2)+n(O2)=3 n(O2)=3.36L÷22.4L/mol=0.15mol,則n(O2)=0.05mol,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=4 n(O2)=0.2mol,由于新型電池中轉(zhuǎn)移電子和電解水時(shí)轉(zhuǎn)移電子相等,F(xiàn)ePO4+Li=LiFePO4~e—中參加反應(yīng)的鋰與轉(zhuǎn)移電子的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比,則參加反應(yīng)的鋰為為0.2mol,由于鋰的相對(duì)原子質(zhì)量約為7.0,m=n×M,則參加反應(yīng)的鋰為1.4g。
考點(diǎn):考查化學(xué)反應(yīng)原理,涉及求化學(xué)平衡常數(shù)、比較反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率、濃度商與平衡常數(shù)大小關(guān)系、反應(yīng)進(jìn)行方向與正、逆反應(yīng)速率大小的關(guān)系、稀釋定律、溶度積計(jì)算、蓋斯定律、原電池和電解原理、電極反應(yīng)式、物質(zhì)的量、氣體摩爾體積、摩爾質(zhì)量、物質(zhì)的量在化學(xué)或離子方程式計(jì)算中的應(yīng)用等。
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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:
催化劑 |
△ |
催化劑 |
△ |
光合作用 |
催化劑 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
高溫 |
高溫 |
高溫 |
光合作用 |
催化劑 |
△ |
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△ |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解
光合作用 |
催化劑 |
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催化劑 |
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催化劑 |
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Ⅰ |
Ⅱ |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解
“溫室效應(yīng)”是全球關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一。CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體。
因此,控制和治理CO2是解決溫室效應(yīng)的有效途徑。
(1)下列措施中,有利于降低大氣中CO2濃度的有: 。(填字母)
a.減少化石燃料的使用 b.植樹(shù)造林,增大植被面積
c.采用節(jié)能技術(shù) d.利用太陽(yáng)能、風(fēng)能
(2)將CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物可有效實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的例子很多,如:
a.6CO2 + 6H2OC6H12O6+6O2 b.CO2 + 3H2CH3OH +H2O
c.CO2 + CH4CH3COOH d.2CO2 + 6H2CH2==CH2 + 4H2O
以上反應(yīng)中,最節(jié)能的是 ,原子利用率最高的是 。
(3)文獻(xiàn)報(bào)道某課題組利用CO2催化氫化制甲烷的研究過(guò)程如下:zxxk.com
反應(yīng)結(jié)束后,氣體中檢測(cè)到CH4和H2,濾液中檢測(cè)到HCOOH,固體中檢測(cè)到鎳粉和Fe3O4。CH4、HCOOH、H2的產(chǎn)量和鎳粉用量的關(guān)系如下圖所示(僅改變鎳粉用量,其他條件不變):
研究人員根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論:
HCOOH是CO2轉(zhuǎn)化為CH4的中間體,即:CO2HCOOHCH4
①寫出產(chǎn)生H2的反應(yīng)方程式 。
②由圖可知,鎳粉是 。(填字母)
a.反應(yīng)Ⅰ的催化劑 b.反應(yīng)Ⅱ的催化劑
c.反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的催化劑 d.不是催化劑
③當(dāng)鎳粉用量從1 mmol增加到10 mmol,反應(yīng)速率的變化情況是 。(填字母)
a.反應(yīng)Ⅰ的速率增加,反應(yīng)Ⅱ的速率不變
b.反應(yīng)Ⅰ的速率不變,反應(yīng)Ⅱ的速率增加
c.反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的速率均不變
d.反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的速率均增加,且反應(yīng)Ⅰ的速率增加得快
e.反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的速率均增加,且反應(yīng)Ⅱ的速率增加得快
f.反應(yīng)Ⅰ的速率減小,反應(yīng)Ⅱ的速率增加
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