【題目】CH4超干重整CO2技術(shù)可得到富含CO的化工原料;卮鹣铝袉栴}:
(1)CH4超干重整CO2的催化轉(zhuǎn)化如圖所示:
①已知相關(guān)反應(yīng)的能量變化如圖所示:
過程Ⅰ的熱化學(xué)方程式為________。
②關(guān)于上述過程Ⅱ的說法不正確的是________(填序號(hào))。
a.實(shí)現(xiàn)了含碳物質(zhì)與含氫物質(zhì)的分離
b.可表示為CO2+H2=H2O(g)+CO
c.CO未參與反應(yīng)
d.Fe3O4、CaO為催化劑,降低了反應(yīng)的ΔH
③其他條件不變,在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)進(jìn)行相同時(shí)間后,CH4的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖所示。a點(diǎn)所代表的狀態(tài)________(填“是”或“不是”)平衡狀態(tài);b點(diǎn)CH4的轉(zhuǎn)化率高于c點(diǎn),原因是________。
(2)在一剛性密閉容器中,CH4和CO2的分壓分別為20kPa、25kPa,加入Ni/α-Al2O3催化劑并加熱至1123K使其發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
①研究表明CO的生成速率υ(CO)=1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)mol·g-1·s-1,某時(shí)刻測得p(CO)=20kPa,則p(CO2)=________kPa,υ(CO)=________mol·g-1·s-1。
②達(dá)到平衡后測得體系壓強(qiáng)是起始時(shí)的1.8倍,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)的計(jì)算式為Kp=________(kPa)2。(用各物質(zhì)的分壓代替物質(zhì)的量濃度計(jì)算)
(3)CH4超干重整CO2得到的CO經(jīng)偶聯(lián)反應(yīng)可制得草酸(H2C2O4)。常溫下,向某濃度的草酸溶液中加入一定濃度的NaOH溶液,所得溶液中,則此時(shí)溶液的pH=________。(已知常溫下H2C2O4的Ka1=6×10-2,Ka2=6×10-5,lg6=0.8)
【答案】CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=247.4kJ·mol-1 cd 不是 b和c都未達(dá)平衡,b點(diǎn)溫度高,反應(yīng)速率快,相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化率高 15 1.95 2.7
【解析】
由能量-反應(yīng)進(jìn)程曲線得熱化學(xué)方程式,應(yīng)用蓋斯定律可得過程I的熱化學(xué)方程式。過程II中進(jìn)入循環(huán)的物質(zhì)是最初反應(yīng)物,出循環(huán)的物質(zhì)是最終生成物,可得總反應(yīng)方程式。恒溫恒容時(shí)組分氣體的分壓與其物質(zhì)的量成正比,故用分壓代替物質(zhì)的量進(jìn)行計(jì)算。草酸溶液與NaOH溶液混合后,其兩步電離平衡仍然存在,據(jù)電離常數(shù)表達(dá)式可求特定條件下溶液的pH。
(1)①據(jù)CH4超干重整CO2的催化轉(zhuǎn)化圖,過程I的化學(xué)反應(yīng)為CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。由能量-反應(yīng)進(jìn)程曲線得熱化學(xué)方程式:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2kJ·mol-1 (i)
CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-165kJ·mol-1 (ii)
(i)×2+(ii)得過程I的熱化學(xué)方程式:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=247.4kJ·mol-1
②過程Ⅱ物質(zhì)變化為:左上(CO、H2、CO2)+ 右下(惰性氣體)→ 左下(H2O)+ 右上(CO、惰性氣體),總反應(yīng)為H2+CO2=H2O+CO。Fe3O4、CaO為總反應(yīng)的催化劑,能降低反應(yīng)的活化能,但不能改變反應(yīng)的ΔH。故ab正確,cd錯(cuò)誤。
③通常,催化劑能加快反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間。但催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng),即不能改變平衡轉(zhuǎn)化率。若圖中a點(diǎn)為化學(xué)平衡,則保持溫度不變(800℃),將催化劑II換成I或III,CH4轉(zhuǎn)化率應(yīng)不變,故a點(diǎn)不是化學(xué)平衡。
同理,圖中b、c兩點(diǎn)都未達(dá)到化學(xué)平衡。據(jù)題意,b、c兩點(diǎn)只有溫度不同,b點(diǎn)溫度較高,反應(yīng)速率快,相同時(shí)間內(nèi)CH4轉(zhuǎn)化率高。
(2)①據(jù)氣態(tài)方程PV=nRT,恒溫恒容時(shí)某組分氣體的分壓與其物質(zhì)的量成正比。則反應(yīng)中分壓為
1123K恒容時(shí),CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)
起始分壓/kPa: 20 25 0 0
改變分壓/kPa: 10 10 20 20
某時(shí)分壓/kPa: 10 15 20 20
即某時(shí)刻p(CO2)=15kPa,p(CH4)=10kPa。代入υ(CO)=1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)mol·g-1·s-1=1.95mol·g-1·s-1。
②設(shè)達(dá)到平衡時(shí)CH4的改變分壓為x kPa,
1123K恒容時(shí),CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)
起始分壓/kPa: 20 25 0 0
改變分壓/kPa: x x 2x 2x
平衡分壓/kPa: 20-x 25-x 2x 2x
據(jù)題意,有=1.8,解得x=18。CH4(g)、CO2(g)、CO(g)、H2(g)的平衡分壓依次是2 kPa、7 kPa、36 kPa、36 kPa,代入Kp==(kPa)2。
(3)常溫下,草酸溶液與NaOH溶液混合,所得混合溶液中仍存在分步電離:
H2C2O4H++HC2O4- Ka1=
HC2O4-H++C2O42- Ka2=
當(dāng)時(shí),Ka1·Ka2=。==6×10-3.5 mol/L,pH=2.7。
年級(jí) | 高中課程 | 年級(jí) | 初中課程 |
高一 | 高一免費(fèi)課程推薦! | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦! |
高二 | 高二免費(fèi)課程推薦! | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦! |
高三 | 高三免費(fèi)課程推薦! | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦! |
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】(12分)已知:I2+2S2O===S4O+2I-。相關(guān)物質(zhì)的溶度積常數(shù)見下表:
物質(zhì) | Cu(OH)2 | Fe(OH)3 | CuCl | CuI |
Ksp | 2.2×10-20 | 2.6×10-39 | 1.7×10-7 | 1.3×10-12 |
(1)某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3,為得到純凈的CuCl2·2H2O晶體,加入 ,(填化學(xué)式)調(diào)至pH=4,使溶液中的Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,此時(shí)溶液中的c(Fe3+)= 。過濾后,將所得濾液低溫蒸發(fā)、濃縮結(jié)晶,可得到CuCl2·2H2O晶體。
(2)在空氣中直接加熱CuCl2·2H2O晶體得不到純的無水CuCl2,原因是 (用化學(xué)方程式表示)。由CuCl2·2H2O晶體得到純的無水CuCl2的合理方法是 。
(3)某學(xué)習(xí)小組用“間接碘量法”測定含有CuCl2·2H2O晶體的試樣(不含能與I-發(fā)生反應(yīng)的氧化性雜質(zhì))的純度,過程如下:取0.36 g試樣溶于水,加入過量KI固體,充分反應(yīng),生成白色沉淀。用0.1000 mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí),消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL。
①可選用 作滴定指示劑,滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是 。
②CuCl2溶液與KI反應(yīng)的離子方程式為 。
③該試樣中CuCl2·2H2O的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 。
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是
A. 0.1 mol NaHSO4固體中含有的離子總數(shù)為0.3NA
B. 1L 1 mo1·L-1的(NH4)2CO3溶液中所含NH4+的數(shù)目為2NA
C. 標(biāo)況下,22.4L Cl2通入水中,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為NA
D. 20g D2O含有的中子數(shù)為10NA
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】堿式碳酸銅可用作木材防腐劑、水體殺藻劑等,研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)以下方案制備堿式碳酸銅并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究。
Ι.以銅屑為原料制備堿式碳酸銅的裝置如下:
步驟1 連接好裝置,檢查裝置的氣密性,裝藥品。
步驟2 往三頸燒瓶中加入適量的濃硝酸,使銅屑完全反應(yīng)。
步驟3 往步驟2反應(yīng)后的溶液中加入一定比例的Na2CO3和NaOH的混合液,加熱。
步驟4 將三頸燒瓶中的混合物過濾、洗滌、烘干,獲得產(chǎn)物。
已知:。畨A式碳酸銅為草綠色或綠色結(jié)晶物,易溶于酸,不溶于水,在100℃的水中易分解;
ⅱ.NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O;
NO不能單獨(dú)與NaOH溶液反應(yīng)。
(1)步驟2中濃硝酸與銅屑反應(yīng)的離子方程式為___________________。
(2)步驟2反應(yīng)一段時(shí)間后,須打開止水夾,通入一段時(shí)間的空氣,目的是_______。
(3)步驟3對裝置A的加熱方式最好采用____________。
(4)裝置Ι中儀器a的名稱為____,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)裝置不能替代圖1中B裝置的是_____(填裝置序號(hào))。
(5)欲檢驗(yàn)步驟4獲得的產(chǎn)物中是否含有NO3-,所需的試劑可以是__________。
Ⅱ.探究在一定溫度下,不同的原料配比對產(chǎn)物的影響,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:
實(shí)驗(yàn)序號(hào) | V[Cu(NO3)2] /mL (0.5 mo1·L-1) | V(NaOH) / mL (0.5 mo1·L-1) | V(Na2CO3)/ mL (0.25 mo1·L-1) | 沉淀數(shù)量 | 沉淀顏色 |
1 | 2.0 | 2.0 | 1.6 | + | 淺綠色 |
2 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | + + | 淺綠色 |
3 | 2.0 | 2.0 | 2.4 | + + + | 藍(lán)色 |
4 | 2.0 | 2.0 | 2.8 | + + + | 藍(lán)色 |
注:“+”越多表示沉淀量越多
(6)分析表格數(shù)據(jù)可得:制備堿式碳酸銅最佳的原料配比n[Cu(NO3)2]:n(NaOH) : n(Na2CO3) =___。
Ⅲ.產(chǎn)物組成的測定
(7)堿式碳酸銅的成分有多種,化學(xué)式可表示為mCu(OH)2·n CuCO3。為測定Ι中所得堿式碳酸銅的組成,學(xué)習(xí)小組同學(xué)準(zhǔn)確稱取3.820 g樣品溶于適量的硫酸中,加水配成l00 mL溶液,取l0.00 mL溶液于錐形瓶中,加適量水稀釋,調(diào)節(jié)溶液pH至3~4,加入過量的KI(2 Cu2+ + 4 I- = 2 CuI↓ + I2),用0.l000 mol·L-1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(2 S2O32- + I2 = 2I- + S4O62-),接近終點(diǎn)時(shí),加入淀粉指示劑,繼續(xù)滴定至終點(diǎn),藍(lán)色消失。進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)后,測得平均消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為35.00 mL。該堿式碳酸銅的化學(xué)式為_____
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】無水MgBr2常用于催化劑。某化學(xué)小組在實(shí)驗(yàn)室選用下圖所示裝置 (夾持裝置略)采用鎂屑與液溴為原料制備無水MgBr2。
已知:①在濃硫酸存在下,加熱到140℃時(shí)乙醇脫水生成乙醚(C2H5OC2H5),加熱到170℃時(shí)乙醇脫水生成CH2 = CH2。
②乙醚的熔點(diǎn)為34.6℃,沸點(diǎn)為132℃。
③Mg和Br2劇烈反應(yīng),放出大量的熱;MgBr2具有強(qiáng)吸水性;MgBr2能與乙醚發(fā)生反應(yīng) MgBr2 +3C2H5OC2H5 MgBr2 3C2H5OC2H5。
實(shí)驗(yàn)主要步驟如下:
I.選用上述部分裝置,正確連接,檢查裝置的氣密性。向裝置中加入藥品。
II.加熱裝置A,迅速升溫至140℃,并保持140℃加熱一段時(shí)間,停止加熱。
III.通入干燥的氮?dú)猓屢轰寰徛M(jìn)入裝置B中,直至完全加入。
IV.裝置B中反應(yīng)完畢后恢復(fù)至室溫,過濾反應(yīng)物,將得到的濾液轉(zhuǎn)移至干燥的燒瓶中,在冰水中冷卻,析出晶體,再過濾得三乙醚合溴化鎂粗產(chǎn)品。
V.用苯洗滌粗產(chǎn)品,減壓過濾,得三乙醚合溴化鎂,將其加熱至160℃分解得無水 MgBr2。
回答下列問題:
(1)裝置A中使用儀器m的優(yōu)點(diǎn)是________。
(2)步驟I中所選裝置的正確連接順序是a________ (填小寫字母)。裝置D的作用是________。
(3)若加熱裝置A一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)忘記加入碎瓷片,應(yīng)該采取的正確操作是________。
(4)步驟V中用苯洗滌三乙醚合溴化鎂的目的是________。
(5)步驟V采用減壓過濾(使容器內(nèi)壓強(qiáng)降低,以達(dá)到固液快速分離)。下列裝置可用作減壓過濾的是________(填序號(hào))。
(6)實(shí)驗(yàn)中若溫度控制不當(dāng),裝置B中會(huì)產(chǎn)生CH2Br—CH2Br。請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 CH2Br—CH2Br的存在:從反應(yīng)后的混合物中分離提純得到CH2Br—CH2Br,_______。
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】425℃時(shí),向某V L的密閉容器中充入2molH2(g)和2mol I2(g)發(fā)生反應(yīng): H2(g)+I2(g)2HI(g)=-26.5kJ/mol,測得各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度與時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。
請回答下列問題:
(1)V=__________.
(2)該反應(yīng)達(dá)到最大限度了的時(shí)間是____________,該時(shí)間內(nèi)平均反應(yīng)速率v(HI)=________________。
(3)該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),__________(填“吸收”或“放出”)的熱量為__________。
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氯水中存在多種分子和離子,它們在不同的反應(yīng)中表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。下列結(jié)論正確的是( )
A. 加入有色布條,片刻后有色布條褪色,說明有Cl2存在
B. 溶液呈淺黃綠色,且有刺激性氣味,說明有Cl2存在
C. 先加入鹽酸酸化,再加入AgNO3溶液,生成白色沉淀,說明有Cl-存在
D. 加入NaOH溶液,氯水的淺黃綠色消失,說明有HClO存在
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在下列給定條件的溶液中,一定能大量共存的離子組是
A. 無色溶液:K+ 、Cl- 、 Mg2+、 SO42- 、Ag+
B. 能使pH試紙呈紅色的溶液:Na+、NH4+、I-、NO3-
C. Na2CO3溶液:K+、Fe3+、SO42- 、NO3-
D. 常溫下,Kw/c(H+)=0.1 mol/L的溶液:Na+、K+、SiO32-、NO3-
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某元素的一種同位素X的原子質(zhì)量數(shù)為A,含N個(gè)中子,它與原子組成HmX分子.在a克HmX中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量是( )
A. (A-N+m)molB. (A-N)molC. (A-N)molD. (A-N+m)mol
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺(tái) | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報(bào)專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話:027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com