【題目】乙烯是重要的化工原料。用CO2催化加氫可制取乙烯:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH<0

(1)若該反應(yīng)體系的能量隨反應(yīng)過程變化關(guān)系如圖所示,則該反應(yīng)的ΔH=_________kJ·mol1。(用含a、b的式子表示)

(2)幾種化學(xué)鍵的鍵能如表所示,實(shí)驗(yàn)測得上述反應(yīng)的ΔH= 152 kJ·mol1,則表中的x=___________

化學(xué)鍵

C=O

H-H

C=C

C-H

O-H

鍵能/(kJ·mol-1)

803

436

x

414

463

(3)1 L恒容密閉容器中通入1 mol CO2n mol H2,在一定條件下發(fā)生上述反應(yīng),測得CO2的轉(zhuǎn)化率α(CO2)與反應(yīng)溫度、投料比X[ n(H2)/n(CO2 )]的關(guān)系如圖所示。

X1_________(“>”、“<”“=”,下同)X2;

②平衡常數(shù)KA_______KBKB________KC;

③若B點(diǎn)時(shí)X=3,則平衡常數(shù)KB=_____________(代入數(shù)據(jù)列出算式即可);

④下列措施能同時(shí)滿足增大反應(yīng)速率和提高CO2轉(zhuǎn)化率的是__________

a.升高溫度 b.加入催化劑 c.增大投料比X d.將產(chǎn)物從反應(yīng)體系中分離出來

(4)以稀硫酸為電解質(zhì)溶液,利用太陽能電池將CO2轉(zhuǎn)化為乙烯的工作原理如圖所示。則N極上的電極反應(yīng)式為:_______________;該電解池中所發(fā)生的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為:__________________。

【答案】―2(b―a) 620 < = > c 2H2O4e-= 4H+ + O2 2CO2+2H2O C2H4+3O2

【解析】

1)由圖可知反應(yīng)2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)為放熱反應(yīng),反應(yīng)熱為圖示的2倍;

(2)由反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總能鍵能計(jì)算;

(3)①增大氫氣的物質(zhì)的量,平衡右移,新平衡時(shí)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大;

②該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡常數(shù)減小;

③若B點(diǎn)時(shí)X=3,由圖可知CO2的轉(zhuǎn)化率α(CO2)為75%,建立三段式計(jì)算平衡常數(shù);

④升高溫度,反應(yīng)速率增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng);加入催化劑,反應(yīng)速率增大,平衡不移動(dòng);增大投料比X,反應(yīng)速率增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);將產(chǎn)物從反應(yīng)體系中分離出來,反應(yīng)速率減小,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);

(4)由圖可知M極二氧化碳生成乙烯,為電解池的陰極,N極為電解池的陽極,溶液中水參與放電生成氧氣。

(1)反應(yīng)熱ΔH等于正反應(yīng)的活化能與逆反應(yīng)的活化能的差。由圖可知反應(yīng)2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)為放熱反應(yīng),反應(yīng)熱ΔH為圖示的2倍,則ΔH=—2(b-a)kJ·mol1,故答案為:—2(b-a);

(2)由反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總能鍵能可得△H=(4×804+12×436-4×414-x-8×463)kJmol-1=-152kJmol-1,解得X=620kJ/mol,故答案為:620;

(3)①增大氫氣的物質(zhì)的量,平衡右移,新平衡時(shí)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大,由圖可知,相同溫度時(shí),曲線X1二氧化碳的轉(zhuǎn)化率小于X2,則投料比X[ n(H2)/n(CO2 )]的關(guān)系為X1<X2,故答案為:<;

②該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,由圖可知反應(yīng)溫度A=B<C,則平衡常數(shù)KA=KB,KBKC,故答案為:=;>;

③若B點(diǎn)時(shí)X=3,由圖可知CO2的轉(zhuǎn)化率α(CO2)為75%,由此建立如下三段式:

2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)

起(mol/L) 1 3 0 0

變(mol/L) 0.75 2.25 0.375 1.5

平(mol/L) 0.25 0.75 0.375 1.5

則平衡常數(shù)KB==,故答案為:;

④a、升高溫度,反應(yīng)速率增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率減小,故錯(cuò)誤;

b、加入催化劑,反應(yīng)速率增大,平衡不移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率不變,故錯(cuò)誤;

c、增大投料比X,反應(yīng)速率增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率增大,故正確;

d、將產(chǎn)物從反應(yīng)體系中分離出來,反應(yīng)速率減小,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率增大,故錯(cuò)誤;

故選c,故答案為:c;

(4))由圖可知M極二氧化碳生成乙烯,為電解池的陰極,電極反應(yīng)式為2CO2+12H++12e-=

CH2=CH2+4H2O,N極為電解池的陽極,溶液中水參與放電生成氧氣,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=

4H++O2,總反應(yīng)方程式為2CO2+2H2OC2H4+3O2,故答案為:2H2O-4e-=4H++O2;2CO2+2H2OC2H4+3O2。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知某“84消毒液瓶體部分標(biāo)簽如圖所示,該“84消毒液通常稀釋100(體積之比)后使用。請回答下列問題:

(1)“84消毒液的物質(zhì)的量濃度約為______mol·L1。

(2)某同學(xué)取100 mL“84消毒液,稀釋后用于消毒,稀釋后的溶液中c(Na)____mol·L1。

(3)該同學(xué)參閱該“84消毒液的配方,欲用NaClO固體配制480 mLNaClO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的消毒液。下列說法正確的是________(填字母)。

A.如圖所示的儀器中,有三種是不需要的,還需要一種玻璃儀器

B.容量瓶用蒸餾水洗凈后,應(yīng)烘干后才能用于溶液配制

C.配制過程中,未用蒸餾水洗滌燒杯和玻璃棒可能導(dǎo)致結(jié)果偏低

D.需要稱量NaClO固體的質(zhì)量為143.0 g

(4)“84消毒液與稀硫酸混合使用可增強(qiáng)消毒能力,某消毒小組人員用98%(密度為1.84 g·cm3)的濃硫酸配制2 000 mL 2.3 mol·L1的稀硫酸用于增強(qiáng)“84消毒液的消毒能力。

①所配制的稀硫酸中,H的物質(zhì)的量濃度為______mol·L1。

②需用濃硫酸的體積為________mL。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑。工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程如下:

已知:部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表:

沉淀物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Al(OH)3

開始沉淀

2.3

7.5

3.4

完全沉淀

3.2

9.7

4.4

回答下列問題:

1)加入少量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)pH_____________________范圍內(nèi)。

2)反應(yīng)中加入NaNO2的目的是氧化亞鐵離子,寫出該反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________________。

3)堿式硫酸鐵溶于水后生成的Fe(OH)2+離子可部分水解生成Fe2(OH)42+ 聚合離子,該水解反應(yīng)的離子方程式為_________________________________。

4)在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應(yīng)制備堿式硫酸鐵。根據(jù)我國質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品中不得含有Fe2+NO3。為檢驗(yàn)所得產(chǎn)品中是否含有Fe2+,應(yīng)使用的試劑為_________

A.氯水 BKSCN溶液 CNaOH溶液 D.酸性KMnO4溶液

5)為測定含Fe2+Fe3+溶液中鐵元素的總含量,實(shí)驗(yàn)操作如下:準(zhǔn)確量取20.00mL溶液于帶塞錐形瓶中,加入足量H2O2,調(diào)節(jié)pH<2,加熱除去過量H2O2;加入過量KI充分反應(yīng)后,再用 0.1000 mol·L-1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL

已知:2Fe3++2I-=2Fe2++I2 2S2O32-+I2=2I-+S4O62-

則溶液中鐵元素的總含量為_________g·L-1。若滴定前溶液中H2O2沒有除盡,所測定的鐵元素的含量將會_______ (偏高” “偏低” “不變”)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下圖表示一些晶體中的某些結(jié)構(gòu),請回答下列問題:

(1)代表金剛石的是(填編號字母,下同)________,其中每個(gè)碳原子與________個(gè)碳原子最近且距離相等。金剛石屬于________晶體。

(2)代表石墨的是________,每個(gè)正六邊形占有的碳原子數(shù)平均為________個(gè)。

(3)代表NaCl的是________,每個(gè)Na周圍與它最近且距離相等的Na________個(gè)。

(4)代表CsCl的是________,它屬于________晶體,每個(gè)Cs________個(gè)Cl緊鄰。

(5)代表干冰的是________,它屬于________晶體,每個(gè)CO2分子與________個(gè)CO2分子緊鄰。

(6)已知石墨中碳碳鍵的鍵長比金剛石中碳碳鍵的鍵長短,則上述五種物質(zhì)熔點(diǎn)由高到低的排列順序?yàn)?/span>______________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下表列出了某短周期元素R的各級電離能數(shù)據(jù)(I1、I2……表示,單位為kJ·mol1)

下列關(guān)于元素R的判斷中一定正確的是(  )

A. R的最高正價(jià)為+3價(jià)

B. R元素位于元素周期表中第ⅡA

C. R元素的原子最外層共有4個(gè)電子

D. R元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】硅是重要的半導(dǎo)體材料,構(gòu)成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎(chǔ);卮鹣铝袉栴}:

(1)基態(tài)Si原子中,電子占據(jù)的最高能層符號________________ ,該能層具有的原子軌道數(shù)為________________、電子數(shù)為________________

(2)硅主要以硅酸鹽、________________等化合物的形式存在于地殼中。

(3)單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體,其中原子與原子之間以________________相結(jié)合,其晶胞中共有8個(gè)原子,其中在面心位置貢獻(xiàn)________________個(gè)原子。

(4)單質(zhì)硅可通過甲硅烷(SiH4) 分解反應(yīng)來制備。工業(yè)上采用Mg2SiNH4Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。

(5)碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下所示,簡要分析和解釋下列有關(guān)事實(shí):

硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多,原因是___________。SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是 ________________。

(6)在硅酸鹽中,SiO44+四面體(如下圖(a))通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結(jié)構(gòu)型式。圖(b)為一種無限長單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根;其中Si原子的雜化形式為________________。SiO的原子數(shù)之比為 ________________ 化學(xué)式為________.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】我國是世界鉛生產(chǎn)和鉛消費(fèi)的最大國,而鉛的冶煉方法具有成本高、污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。

I.鉛的冶煉

一種用鉛礦石(主要成分為PbS)冶煉鉛的改進(jìn)工藝流程如下圖所示。

(1)浮選前將鉛礦石破碎的目的是____________________

(2)反應(yīng)器氧化段的主要反應(yīng)有2PbS+3O22PbO+2SO2(反應(yīng)a)PbS+2PbO3Pb+SO2(反應(yīng)b),反應(yīng)a中的氧化劑是_______(填化學(xué)式);反應(yīng)b中氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為____________

(3)該工藝流程與傳統(tǒng)方法相比優(yōu)點(diǎn)之一就是可得到富SO2煙氣,富SO2煙氣可直接用于某種工業(yè)生產(chǎn),請寫出表示該工業(yè)生產(chǎn)的原理的化學(xué)方程式_________、________

.含鉛廢水處理

化學(xué)沉淀法是除去酸性廢水中Pb2+的主要方法,根據(jù)其原理不同可以分為:氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、磷酸鹽沉淀法、鐵氧體沉淀法等。水溶液中各形態(tài)鉛的百分含量x與溶液pH變化的關(guān)系如圖所示。向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH,溶液變渾濁,繼續(xù)滴加NaOH溶液又變澄清。

(4)若采用氫氧化物沉淀法除溶液中的Pb2+,應(yīng)將溶液的pH調(diào)至約為______。pH13時(shí),溶液中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為________________________。

(5)向酸性含鉛廢水中加Na2S可將Pb2+轉(zhuǎn)化為PbS除去,使用該方法通常先將溶液pH調(diào)至6左右,若溶液pH過低會導(dǎo)致_____。已知Ksp (PbS) =8.010-28,國家規(guī)定的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)中鉛含量不高于0.5mg/L,若某工廠處理過的廢水中S2-濃度為2.010-20mol/L,該廢水中鉛含量_________ (已經(jīng)尚未”)達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下圖是部分短周期元素的單質(zhì)及其化合物(或溶液)的轉(zhuǎn)化關(guān)系,已知單質(zhì)B2、C2、D2、E2在常溫常壓下都是氣體,化合物G的焰色反應(yīng)為黃色;化合物I、J、K通常狀況下呈氣態(tài)。下列說法正確的是

A. B氫化物的沸點(diǎn)高于其同主族其它元素氫化物的沸點(diǎn)

B. 原子半徑大。A>C>B>E>D

C. F中既含有離子鍵又含有極性共價(jià)鍵

D. G中的陰離子能抑制水的電離

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】近年來,利用SRB(硫酸鹽還原菌)治理廢水中的有機(jī)物、SO42-及重金屬污染取得了新的進(jìn)展。

1)下圖表示H2CO3H2S在水溶液中各種微粒物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的變化曲線。某地下水樣pH=8.5,在SRB的作用下,廢水中的有機(jī)物(主要為CH3COO)SO42-還原為-2價(jià)硫的化合物,請用離子方程式表示該過程中的化學(xué)變化:_______________

2SRB除去廢水中有機(jī)物的同時(shí),生成的H2S還能用于構(gòu)造微生物電池,某pH下該微生物燃料電池的工作原理如下圖所示。

①寫出電池正極的電極反應(yīng):________________。

②負(fù)極室的pH隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生的變化:__________(“減小”或“增大”),結(jié)合電極反應(yīng)解釋pH變化的原因:__________。

3SRB可用于處理廢水中含重金屬銻(Sb)的離子。

①通過兩步反應(yīng)將Sb(OH)6轉(zhuǎn)化為Sb2S3除去,轉(zhuǎn)化過程中有單質(zhì)生成。完成第一步反應(yīng)的離子方程式。

第一步: Sb(OH)6+ H2S ===1 + 1 ↓+ H2O,_______________________

第二步:3H2S +2SbO2+2H+ ===Sb2S3↓ +4H2O

②某小組模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)配制amLSb元素b mg·L-1 的廢水,需稱取________gKSb(OH)6(相對分子質(zhì)量為263)。提示:列出計(jì)算式即可。

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