【題目】催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一,研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生兩個(gè)平行反應(yīng),分別生成CH3OH和CO,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJmol-1 I
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2 II
某實(shí)驗(yàn)室控制CO2和H2初始投料比為1︰2.2,在相同壓強(qiáng)下,經(jīng)過相同反應(yīng)時(shí)間測(cè)得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
T(K) | 催化劑 | CO2轉(zhuǎn)化率(%) | 甲醇選擇性(%) |
543 | Cat.1 | 12.3 | 42.3 |
543 | Cat.2 | 10.9 | 72.7 |
553 | Cat.1 | 15.3 | 39.1 |
553 | Cat.2 | 12.0 | 71.6 |
[備注]Cat.1:Cu/ZnO納米棒;Cat.2:Cu/ZnO納米片;甲醇選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比
已知:①CO和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為-283.0kJmol-1和-285.8kJmol-1。
②H2O(l)=H2O(g) △H3=+44.0kJmol-1
請(qǐng)回答(不考慮溫度對(duì)△H的影響):
(1)反應(yīng)I的平衡常數(shù)表達(dá)式K=______;反應(yīng)II的△H2=______kJmol-1.
(2)有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有__________。
A.使用催化劑Cat.1 B.使用催化劑Cat.2
C.降低反應(yīng)溫度 D.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度
E.增大 CO2和H2的初始投料比
(3)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,在相同溫度下不同的催化劑對(duì)CO2轉(zhuǎn)化成CH3OH的選擇性有顯著的影響,其原因是___________________________。
(4)在如圖中分別畫出反應(yīng)I在無催化劑、有Cat.1和有Cat.2三種情況下“反應(yīng)過程-能量”示意圖_________。
(5)研究證實(shí),CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇,則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在______極,該電極反應(yīng)式是_________。
【答案】 +41.2 CD 表中數(shù)據(jù)表明此時(shí)未達(dá)到平衡,不同的催化劑對(duì)反應(yīng)I的催化能力不同,因而在該時(shí)刻下對(duì)甲醇選擇性有影響 陰 CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O
【解析】(1)反應(yīng)I的平衡常數(shù)表達(dá)式K=;由①CO和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為-283.0kJmol-1和-285.8kJmol-1以及②H2O(l)=H2O(g) △H3=+44.0kJmol-1,由蓋斯定律可得反應(yīng)II的△H2=-285.8kJmol-1-(-283.0kJmol-1)+44.0kJmol-1=+41.2kJmol-1.
(2)因?yàn)?/span>CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)減少的放熱反應(yīng),所以降溫或加壓可以使該反應(yīng)的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有降低反應(yīng)溫度或在投料比不變的條件下增加反應(yīng)物的濃度(即增大壓強(qiáng)),選CD。
(3)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,在相同溫度下不同的催化劑對(duì)CO2轉(zhuǎn)化成CH3OH的選擇性有顯著的影響,其原因是: 表中數(shù)據(jù)表明此時(shí)未達(dá)到平衡,不同的催化劑對(duì)反應(yīng)I的催化能力不同,因而在該時(shí)刻下對(duì)甲醇選擇性有影響。
(4)加入催化劑可以降低反應(yīng)的活化能。由表中數(shù)據(jù)可知,Cat.2的催化效率比Cat.1高,所以反應(yīng)I在無催化劑、有Cat.1和有Cat.2三種情況下“反應(yīng)過程-能量”示意圖為:。
(5)電解過程中,陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。由題意知,CO2在酸性水溶液中通過電解被二氧化碳還原為甲醇,則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在陰極上,該電極反應(yīng)式是CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是
A. 氯水中有平衡:Cl2+H2OHCl+HClO,當(dāng)加入AgNO3溶液后,溶液顏色變淺
B. 對(duì)CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g),平衡體系增大壓強(qiáng)可使顏色變深
C. 對(duì)2NO2(g)N2O4(g) △H<0, 升高溫度平衡體系顏色變深
D. SO2催化氧化成SO3的反應(yīng),往往加入過量的空氣
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氮氧化物、二氧化硫是造成大氣污染的主要物質(zhì),某科研小組進(jìn)行如下研究。
(1)已知:
寫出SO2(g)與NO2(g)反應(yīng)生成SO3(g)和NO(g)的熱化學(xué)方程式___________________。
(2)向容積為1L密閉容器中分別充入0.10molNO2和0.15mol SO2,在不同溫度下測(cè)定同一時(shí)刻N(yùn)O2的轉(zhuǎn)化率,結(jié)果如圖所示。
①a、c兩點(diǎn)反應(yīng)速率大小關(guān)系:υ(a)________υ(c)。(填“>”、“<”或“=”)
②溫度為T2時(shí)從反應(yīng)開始經(jīng)過2min達(dá)到b點(diǎn),用SO3表示這段時(shí)間的反應(yīng)速率為_____________,此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為____________,若在此溫度下,保持容器的容積不變,再向容器中充入0.20molNO2和0.30mol SO2,NO2的轉(zhuǎn)化率_________________。(填“增大”、“減小”或“不變”)
③NO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減小的原因是: ____________________。
(3)常溫下用NaOH溶液吸收SO2,在吸收過程中,溶液pH隨n(SO32―)∶n(HSO3―)變化關(guān)系如下表:
n(SO32―)∶n(HSO3―) | 91∶9 | 1∶1 | 9∶91 |
pH | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
①當(dāng)吸收液呈中性時(shí),溶液中離子濃度由大到小排列順序?yàn)?/span>______________。
②當(dāng)向NaOH溶液中通入足量的SO2時(shí),得到NaHSO3溶液,在pH為4~7之間電解,硫元素在陰極上被還原為Na2S2O4,這是電化學(xué)脫硫技術(shù)之一,寫出該陰極的電極反應(yīng)式_____________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法中,正確的是( )
A.離子化合物中一定不含共價(jià)鍵
B.分子間作用力越大,分子的熱穩(wěn)定性就越大
C.可能存在不含任何化學(xué)鍵的晶體
D.酸性氧化物形成的晶體一定是分子晶體
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】工業(yè)上用含有鋁、鐵、銅的廢棄合金為主要原料制取硫酸鋁溶液、硝酸銅晶體和無水氯化鐵,其生產(chǎn)流程如圖所示。
已知:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Cu(OH)2 |
開始沉淀的pH | 1.9 | 4.7 |
沉淀完全的pH | 3.2 | 6.7 |
(1)在濾液A中直接加入硫酸后所得到的硫酸鋁溶液中除含少量硫酸外,還一定含有的雜質(zhì)是______(填化學(xué)式)。
(2)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)更合理的實(shí)驗(yàn)方案由濾液A制備純凈的硫酸鋁溶液,寫出相關(guān)的兩個(gè)離子方程式______、______。
(3)將溶液C調(diào)節(jié)pH,pH的范圍是______。
A.3.2≤pH≤4.7 B.3.2≤pH<4.7 C.3.2<pH<4.7D.3.2<pH≤4.7
(4)要制得更純的Cu(NO3)2·6H2O晶體,可進(jìn)行的操作是______(填操作名稱)。
(5)操作Ⅱ的具體操作是______。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在pH=1的無色溶液中,能夠大量共存的離子組是( )
A. K+ 、Fe2+ 、Cl-、NO3- B. K+、CO32-、Na+ 、Cl-
C. Cu2+、Cl-、Ba2+ 、Na+ D. Mg2+ 、Na+、Cl-、SO42-
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】我國(guó)古代的濕法冶金術(shù)是世界聞名的,我國(guó)在世界上最先應(yīng)用濕法冶金的金屬是( )
A. 鐵 B. 銅 C. 銀 D. 汞
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