【題目】利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生能源,轉(zhuǎn)化利用二氧化碳設(shè)計(jì)出適合高效清潔的合成燃料分子結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)CO2+H2O→CxHy的分子轉(zhuǎn)化,生產(chǎn)合成甲烷、醇醚燃料、烷烴柴油、航空燃油等可再生合成燃料。因此二氧化碳的捕集、利用是我國(guó)能源領(lǐng)域的一個(gè)重要戰(zhàn)略方向。
(1)一定條件下,在CO2與足量碳反應(yīng)所得平衡體系中加入H2和適當(dāng)催化劑,有下列反應(yīng)發(fā)生:
CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) △H1=-206.2kJ/mol
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2
若CO2氧化H2生成0.1molCH4(g)和一定量的H2O(g),整個(gè)過(guò)程中放出的熱量為16.5kJ,則△H2=__。
(2)合成二甲醚的總反應(yīng)為2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H=-122.4kJ·mol-1。某溫度下,將2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),改變壓強(qiáng)和溫度,平衡體系中CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化情況如圖所示,則p1__(填“>”“<"或“=”,下同)p2。若T3、p3,T4、p4時(shí)平衡常數(shù)分別為K3、K4則K3__K4,T1、p1時(shí)H2的平衡轉(zhuǎn)化率為___。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(3)向2L密閉容器中加入2molCO2和6molH2,在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟拢铝蟹磻?yīng)能自發(fā)進(jìn)行:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。
①該反應(yīng)△H__(填“>”“<”或“=”)0。
②下列敘述能說(shuō)明此反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__(填字母代號(hào))。
a.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
b.1molCO2生成的同時(shí)有3molH-H鍵斷裂
c.CO2的轉(zhuǎn)化率和H2的轉(zhuǎn)化率相等
d.混合氣體的密度保持不變
③上述反應(yīng)常用CuO和ZnO的混合物作催化劑。相同的溫度和時(shí)間段內(nèi),催化劑中CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)CO2的轉(zhuǎn)化率和CH3OH的產(chǎn)率影響的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示:
ω(CuO)% | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
CH3OH的產(chǎn) | 25% | 30% | 35% | 45% | 50% | 65% | 55% | 53% | 50% |
CO2的轉(zhuǎn)化率 | 10% | 13% | 15% | 20% | 35% | 45% | 40% | 35% | 30% |
由表可知,CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__催化效果最佳。
(4)CO2可用于工業(yè)制備草酸鋅,其原理如圖所示(電解液不參加反應(yīng)),Zn電極是__極。已知在Pb電極區(qū)得到ZnC2O4,則Pb電極上的電極反應(yīng)式為__。
【答案】-41.2kJ/mol > < 57.1% < ab 60 陽(yáng) 2CO2+2e-==C2O42-
【解析】
(1)由“若CO2氧化H2生成0.1molCH4(g)和一定量的H2O(g),整個(gè)過(guò)程中放出的熱量為16.5kJ”,我們可寫(xiě)出熱化學(xué)方程式為:CO2(g)+4H2(g)==CH4(g)+2H2O(g) △H=-165.0kJ/mol,利用蓋斯定律,可求出△H2。
(2)正反應(yīng)為放熱的體積縮小的可逆反應(yīng),依據(jù)平衡移動(dòng)原理,增大壓強(qiáng)、降低溫度,平衡都正向移動(dòng),提取圖中信息,便可得出p1與p2、K3與K4關(guān)系及T1、p1時(shí)H2的平衡轉(zhuǎn)化率。
(3)①利用H-TS<0,可判斷該反應(yīng)的△H與0的關(guān)系。
②a.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變,則氣體的總物質(zhì)的量不變;
b.1molCO2生成的同時(shí)有3molH-H鍵斷裂,反應(yīng)的方向相反,數(shù)值之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比;
c.對(duì)于該反應(yīng),CO2的轉(zhuǎn)化率和H2的轉(zhuǎn)化率始終相等;
d.對(duì)于該反應(yīng),混合氣體的密度始終保持不變。
③由表中數(shù)據(jù),可確定CuO的催化效果的最佳點(diǎn)。
(4)因?yàn)樵?/span>Pb電極區(qū)得到ZnC2O4,則表明Pb電極上CO2得電子,作陰極,由此可確定Zn電極作電解池的電極名稱(chēng),并可寫(xiě)出Pb電極上的電極反應(yīng)式。
(1)由“若CO2氧化H2生成0.1molCH4(g)和一定量的H2O(g),整個(gè)過(guò)程中放出的熱量為16.5kJ”,我們可寫(xiě)出熱化學(xué)方程式為:
CO2(g)+4H2(g)==CH4(g)+2H2O(g) △H=-165.0kJ/mol ①
CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) △H1=-206.2kJ/mol ②
利用蓋斯定律,將②-①,即得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=-41.2kJ/mol。答案為:-41.2kJ/mol;
(2)合成二甲醚的總反應(yīng)為2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H=-122.4kJ·mol-1,
正反應(yīng)為放熱的體積縮小的可逆反應(yīng),依據(jù)平衡移動(dòng)原理,增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng);降低溫度,平衡正向移動(dòng),平衡常數(shù)增大。提取圖中信息,p1、T4時(shí),二甲醚的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)大,所以p1>p2,T3>T4,則K3<K4。從圖中可以看出,T1、p1時(shí),二甲醚的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.1,假設(shè)某溫度下,將2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),改變壓強(qiáng)和溫度,CO2的變化量為2x,三段式為:
則,x=mol,H2的平衡轉(zhuǎn)化率為=57.1%。答案為:>;<;57.1%;
(3) ①S<0,利用H-TS<0,可判斷該反應(yīng)的△H<0。答案為:<;
②a.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變,則氣體的總物質(zhì)的量不變,表明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài),a符合題意;
b.1molCO2生成的同時(shí)有3molH-H鍵斷裂,反應(yīng)的方向相反,數(shù)值之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,表明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài),b符合題意;
c.對(duì)于該反應(yīng),反應(yīng)物的起始投入量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,所以不管反應(yīng)進(jìn)行到什么程度,CO2的轉(zhuǎn)化率和H2的轉(zhuǎn)化率始終相等,則反應(yīng)不一定達(dá)平衡狀態(tài),c不合題意;
d.對(duì)于該反應(yīng),混合氣體的質(zhì)量與體積都不變,所以密度始終保持不變,反應(yīng)不一定達(dá)平衡狀態(tài),d不合題意。答案為:ab;
③由表可知,CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%時(shí),CH3OH的產(chǎn)率、CO2的轉(zhuǎn)化率都達(dá)最大值,催化效果最佳。答案為:60;
(4)因?yàn)樵?/span>Pb電極區(qū)得到ZnC2O4,則表明Pb電極上CO2得電子,Zn電極失電子作陽(yáng)極;在陰極,CO2得電子生成C2O42-,與從陽(yáng)極區(qū)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜遷移的Zn2+在陰極區(qū)發(fā)生反應(yīng)生成ZnC2O4,電極反應(yīng)式為2CO2+2e-==C2O42-。答案為:陽(yáng);2CO2+2e-==C2O42-。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】經(jīng)過(guò)德國(guó)化學(xué)家哈伯、波施等的不懈努力,成功地開(kāi)發(fā)了合成氨的生產(chǎn)工藝。如今 世界各國(guó)科學(xué)家為提高氨的產(chǎn)量,降低能耗做著各種有益的探索。試回答下列問(wèn)題:
(1)已知NH3(l)NH3(g) △H1;N2(g)+3H2(g)2NH3(l) △H2 。則反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 的△H=_______(用含 △H1、△H2的代數(shù)式表示)
(2)①在一定條件下,分別將 1mol N2和3mol H2置于恒壓容器Ⅰ和恒容容器Ⅱ中 兩容器起始容積相同充分反應(yīng),二者均達(dá)到平衡狀態(tài),則兩容器中NH3 的體積分?jǐn)?shù)是Ⅰ_______Ⅱ(填“>”、“<”或“=” 。)
②上述容積恒定的密閉容器中,達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí), 若NH3 的體積分?jǐn)?shù)為10% ,若保持其他條 件不變,起始時(shí)改為充入2 mol N2和2molH2,達(dá)新平衡后,NH3的體積分?jǐn)?shù)為_______10%填(“>”、“<”或“=”)。
(3)哈伯因證實(shí) N2、H2 在固體催化劑(Fe)表面吸附和解吸以合成氨的過(guò)程而獲諾貝爾獎(jiǎng)。若用分別表示 N2、H2、NH3 和固體催化劑,則在固體催化劑表面合成氨的過(guò)程可用如圖表示:
①吸附后,能量狀態(tài)最低的是___________填字母序號(hào))。
②由上述原理,在鐵表面進(jìn)行 NH3 的分解實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)分解速率與濃度關(guān)系如圖。從吸附和解吸過(guò)程分析,c0前速率增加的原因可能是_________________________;c0 后速率降低的原因可能是___________________。
(4)已知液氨中存在:2NH3(l)NH2-+NH4+。用 Pt 電極對(duì)液氨進(jìn)行電解也可產(chǎn)生 H2和 N2。陰極的電極反應(yīng)式是_______。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料是人類(lèi)使用的三大類(lèi)基礎(chǔ)材料,它們以各自的特點(diǎn)滿(mǎn)足著人類(lèi)多方面的需要。
(1)金屬材料中,有一類(lèi)貯氫合金能夠結(jié)合氫氣形成金屬化合物,并在一定條件下分解釋放出氫氣,該貯運(yùn)原理屬于_______變化,鋼鐵是制造輪船的主要金屬材料,船身外通常裝上一定數(shù)目比鐵更活潑的金屬塊以防止腐蝕,該金屬塊可以選擇_______(選填“銅塊”、“鋅塊”、“鉛塊”);
(2)無(wú)機(jī)非金屬材料中,用于電子工業(yè)的高純碳酸鈣、高純氧化鈣生產(chǎn)流程如下:
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
①硝酸鈣與碳酸銨在溶液中反應(yīng),其基本反應(yīng)類(lèi)型為_______;
②實(shí)驗(yàn)室常采用_______操作進(jìn)行沉淀分離;
③生產(chǎn)高純碳酸鈣時(shí),選擇“220℃恒溫干燥”而不選擇“灼燒”的原因是_______;
④高純氧化鈣生產(chǎn)過(guò)程中,“干燥”的主要目的是為了防止______(用化學(xué)方程式表示);
(3)有機(jī)高分子材料“玉米塑料”,因其可降解被廣泛用來(lái)替代一次性泡沫塑料,“玉米塑料”的使用可減少_______污染,20世紀(jì)30年代,尼龍因其抽成細(xì)絲極像蠶絲而被推向世界,生活中可采用______方法區(qū)分尼龍和蠶絲。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到目的的是( )
選項(xiàng) | 目的 | 實(shí)驗(yàn) |
A | 制取較高濃度的次氯酸溶液 | 將Cl2通入小蘇打溶液中 |
B | 除去溴苯中的少量溴 | 加入苛性鈉溶液洗滌、分液 |
C | 加快氫氣的生成速率 | 將與稀硫酸反應(yīng)的粗鋅改為純鋅 |
D | 制備少量氨氣 | 向新制生石灰中滴加濃氨水 |
A.AB.BC.CD.D
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知某種燃料含有碳、氫、氧三種元素。為了測(cè)定這種燃料中碳和氫兩種元素的質(zhì)量比,可將氣態(tài)燃料放入足量的O2中燃燒,并使產(chǎn)生的氣體全部通過(guò)如圖所示裝置中,得到如表中所列的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(假設(shè)產(chǎn)生的氣體完全被吸收)。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求:
(1)實(shí)驗(yàn)完畢后,生成物中水的質(zhì)量為________g。假設(shè)廣口瓶里生成一種正鹽,其質(zhì)量為_____________g。
(2)生成的水中氫元素的質(zhì)量為_______g。
(3)生成的二氧化碳中碳元素的質(zhì)量為_______ g。
(4)該燃料中碳元素與氫元素的質(zhì)量比為_______。
(5)已知這種燃料的每個(gè)分子中含有一個(gè)氧原子,則該燃料的分子式為_______,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_______。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列混合物中可用分液漏斗分離,且有機(jī)物應(yīng)從分液漏斗上口倒出的是 ( )
A.、Br2
B.CH3Cl、H2O
C.CCl4、CHCl3
D.CH2Br—CH2Br、NaBr(H2O)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】烯烴A在一定條件下可以按框圖進(jìn)行反應(yīng):
已知:①D是
②F1和F2互為同分異構(gòu)體
③G1和G2互為同分異構(gòu)體
根據(jù)框圖信息,填寫(xiě)下列空白:
(1)A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是____。
(2)框圖中屬于取代反應(yīng)的是(填數(shù)字代號(hào)):____。
(3)框圖中①、③、⑥屬于____反應(yīng)。
(4)G1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是____。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】設(shè) NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說(shuō)法不正確的是
A.2 mol SO2 和 1 mol O2 混合在 V2O5 存在的條件下于密閉容器中加熱反應(yīng)后,容器內(nèi)物質(zhì)分子數(shù)大于2NA
B.某溫度下純水的 pH=6,該溫度下 1L pH=11 的NaOH 溶液中含OH-的數(shù)目為 0.1NA
C.一定溫度下,1 L 0.5 mol·L -1 NH4Cl 溶液與 2 L 0.25 mol·L -1NH4Cl 溶液含NH+均為 0.5NA
D.100 g CaCO3 與 KHCO3 的混合物中含有的陰離子的數(shù)目為 NA
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知:下表為25℃時(shí)某些弱酸的電離平衡常數(shù)。
CH3COOH | HClO | H2CO3 |
Ka=1.8×10﹣5 | Ka=3.0×10﹣8 | Ka1=4.4×10﹣7Ka2=4.7×10﹣11 |
如圖表示常溫下,稀釋CH3COOH、HClO兩種酸的稀溶液時(shí),溶液pH隨加水量的變化.下列說(shuō)法正確的是( )
A.Ⅰ曲線(xiàn)代表HClO,Ⅱ曲線(xiàn)代表CH3COOH
B.向NaClO溶液中通入少量二氧化碳的離子方程式為:ClO﹣+CO2+H2O=HClO+CO32-
C.圖象中a、c兩點(diǎn)處的溶液中相等(HR代表CH3COOH或HClO)
D.圖象中a點(diǎn)酸的總濃度大于b點(diǎn)酸的總濃度
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