【題目】資源化利用能有效減少碳排放,充分利用碳資源。

(1)光電催化實現(xiàn)資源化利用的原理如圖:

①寫出陰極還原為的電極反應(yīng)式:___________。

②與直接電解法相比,生成等量的時,光電催化法消耗的電能更少。其原因是___________。

(2)催化加氫合成二甲醚過程中主要發(fā)生下列反應(yīng):

反應(yīng)Ⅰ:

反應(yīng)Ⅱ:

①反應(yīng)Ⅰ中的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因是__________

②在恒壓、的起始量一定的條件下,平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時的選擇性(的選擇性)隨溫度的變化如圖:

T℃時,起始投入,達到平衡時反應(yīng)Ⅰ理論上消耗的物質(zhì)的量為_______。該催化劑條件下合成二甲醚時較適宜的溫度為260℃,其原因是______________

(3)研究發(fā)現(xiàn),(2)中的反應(yīng)Ⅱ分兩步完成,即發(fā)生反應(yīng)Ⅲ和Ⅳ。

反應(yīng)Ⅲ:

反應(yīng)Ⅳ:

①反應(yīng)Ⅳ的____

②其他條件相同時,若兩容器中分別僅發(fā)生反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ,測得反應(yīng)Ⅱ中的平衡轉(zhuǎn)化率更高,其原因可能是__________

【答案】 光電催化法利用太陽能,減少電能消耗 反應(yīng)Ⅰ的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動 0.2mol 溫度過低,反應(yīng)速率太慢;溫度過高,選擇性過大,二甲醚的選擇性減小 反應(yīng)Ⅱ分為反應(yīng)Ⅲ和Ⅳ兩步完成,反應(yīng)Ⅲ生成的被反應(yīng)Ⅳ消耗掉,使反應(yīng)Ⅲ的平衡向正反應(yīng)方向移動,提高了的轉(zhuǎn)化率

【解析】

1)該裝置為電解池,由圖可知,陽極為H2O發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2、H+,H+通過離子交換膜進入陰極,陰極為CO2H+反應(yīng)生成CH3OH;

①陰極發(fā)生反應(yīng)為:;

②直接電解時,裝置中主要是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,而光電催化裝置中主要為電能和太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,因此電能消耗更少;

2)①反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,因此CO2的轉(zhuǎn)化率上升;

②由圖可知,平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為40%,其轉(zhuǎn)化量n(CO2)=2×40%mol=0.8mol,由CO的選擇性可計算出n(CO)=0.8mol×25%=0.2mol,因此反應(yīng)理論上消耗H2的物質(zhì)的量為0.2mol;溫度過低,反應(yīng)速率太慢;溫度過高,CO選擇性過大,二甲醚的選擇性減小,不利于二甲醚的合成;

3)①由蓋斯定律可知:反應(yīng)Ⅲ×2+反應(yīng)得反應(yīng),即(-49kJ/mol)×2+ΔH=-122.5 kJ/mol,解得ΔH=-24.5 kJ/mol;

②反應(yīng)分為反應(yīng)兩步完成,反應(yīng)生成的CH3OH被反應(yīng)消耗掉,使反應(yīng)的平衡向正反應(yīng)方向移動,提高了CO2的轉(zhuǎn)化率。

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】下圖有機物的正確命名為 (  )

A.2-乙基-3,3-二甲基戊烷B.3,3-二甲基-4-乙基戊烷

C.3,3,4-三甲基己烷D.3,4,4-三甲基己烷

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】X、YZ、W是四種原子序數(shù)依次增大的短周期元素,W的最外層電子數(shù)比X的最外層電子數(shù)少1個,X、Y、Z為同一周期元素,X、Y、Z組成一種化合物(ZXY2的結(jié)構(gòu)式如圖所示。下列說法錯誤的是

A.化合物WY是良好的耐熱沖擊材料

B.Y的氧化物對應(yīng)的水化物可能是弱酸

C.X的氫化物的沸點一定小于Z

D.化合物(ZXY2中所有原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】煙氣中含有大量氮氧化物NOx,工業(yè)脫硝技術(shù)成為研究熱點。

(1)汽車尾氣中NOCO可利用車載催化劑轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)排放。

已知:N2(g)O2(g)2NO(g) H1=+183 kJ·mol1

2CO(g)O2(g)2CO2(g) H2=-565 kJ·mol1

寫出催化轉(zhuǎn)化的熱化學(xué)方程式_________

(2)臭氧氧化-堿吸收法可有效脫除NO,氧化原理為:NO(g)O3(g)NO2(g)O2(g) H=-200.9 kJ·mol1。在容積為2L的密閉容器中充入含1.0 mol NO的模擬煙氣和2.0 mol O3,在不同溫度,經(jīng)過相同時間(10min)NO的轉(zhuǎn)化率如圖所示。

100℃時,從開始反應(yīng)到P點的平均反應(yīng)速率v(NO)__________。

②反應(yīng)時同時發(fā)生副反應(yīng):2O33O2,共有15%O3自身分解為O2。則P點時O3的物質(zhì)的量為________mol。

(3)選擇性催化還原技術(shù)(NCR)可在較低溫度下脫硝,原理如圖I,天然錳礦可作催化劑。

NO代表氮氧化物,寫出反應(yīng)方程式_____________________;實驗測得脫硝率隨溫度的變化如圖II所示,請分析溫度高于250℃時脫硝率下降的原因可能是______________。

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【題目】溶液中加入,調(diào)節(jié)溶液,可以得到不同沉淀。,得到沉淀;,得到沉淀。在氧氣中加熱升溫過程中固體的質(zhì)量變化如圖:

(1)配制溶液時,不能將固體直接溶于水,而是將固體溶于濃硝酸中,然后加水稀釋,其目的是______________。

(2)在熱水中會與水反應(yīng)生成,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________。

(3)在足量的氧氣中加熱至300℃時,所得的固體殘留物為,測得所得氣體中僅含有、____________等三種氣體(填化學(xué)式)。

(4)根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)計算,確定x的值_______ (寫出計算過程)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】設(shè) NA 為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列有關(guān)敘述正確的是

A. 12.0g NaHSO4 晶體中,所含離子數(shù)目為 0.3NA

B.足量的鎂與濃硫酸充分反應(yīng),放出 2.24L 混合氣體時,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 0.2NA

C.30g 冰醋酸和葡萄糖的混合物中含氫原子的數(shù)目為 2NA

D.標準狀況下,11.2L 乙烯和丙烯混合物中含氫原子數(shù)目為 2NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】霧霾嚴重危害人類健康和生態(tài)環(huán)境,開發(fā)穩(wěn)定高效的脫硫脫硝工藝是當前國內(nèi)外研究的熱點。

(1)天然氣中含有的微量 H2S 會腐蝕管道和設(shè)備,可在 1200℃下進行脫硫處理,H2S 會被氧氣氧化為SO2,并產(chǎn)生水蒸氣。

化學(xué)鍵

H-S

O=O

H-O

SO2 中共價鍵

鍵能/(kJmol-1)

339

498

464

1083

請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:______。

(2)利用 NaClO2/H2O2 酸性復(fù)合吸收劑可同時有效脫硫、脫硝,將 NO、SO2 氧化為硝酸和硫酸而除去。在溫度一定時,n(H2O2)/n(NaClO2)、溶液 pH 對脫硫脫硝的影響如圖所示:

①從圖 a 和圖 b 中可知脫硫脫硝最佳 n(H2O2)/n(NaClO2)_______、最佳 pH ______。

②圖 b SO2 的去除率隨 pH 的增大而增大,而 NO 的去除率在 pH>5.5 時反而減小,請解釋 NO 去除率減小的可能原因是______

(3)臭氧也是理想的煙氣脫硝劑,其脫硝的反應(yīng)之一為 2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),不同溫度下,在體積為 1L 的甲、乙兩個恒容密閉容器中均充入 l mol O3 2 mol NO2,相關(guān)信息如圖所示,請回答下列問題:

0~15min 內(nèi)乙容器中反應(yīng)的平均速率:v(NO2) =______。(保留 2 位有效數(shù)字)

②下列措施能提高容器乙中 NO2 轉(zhuǎn)化率的是________(填字母標號)

A.向容器中充入氦氣,增大容器的壓強

B.升高容器的溫度

C.向容器中再充人一定量的 NO2

D.向容器中再充入 l mol O3 2 mol NO2

③甲容器的初始壓強為 p0,計算該反應(yīng)的平衡常數(shù) Kp=______(分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))

(4)過二硫酸鉀(K2S2O8)可作為燃煤鍋爐脫硝的氧化劑。實驗室通過電解飽和 KHSO4 溶液制備 K2S2O8。電解裝置如圖所示:

①電極 B ______(“”)。

②在常溫下,電解液中的含硫微粒的主要存在形式與 pH 的關(guān)系如圖所示,將電極 A 區(qū)域的 pH 控制在 0~2 之間進行電解,則電極 A 的電極反應(yīng)方程式為______

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某混合物漿液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4?紤]到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小組利用設(shè)計的電解分離裝置(如圖所示),使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液,并回收利用。

用惰性電極電解時,CrO42-能從漿液中分離出來的原因是_________________________,分離后含鉻元素的粒子是__________,陰極室生成的物質(zhì)為__________(寫化學(xué)式)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】用磁鐵礦(主要成分Fe3O4、含Al2O3SiO2等雜質(zhì)),制取FeCO3的工藝流程如下:

(1)酸浸Fe3O4發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為 _______ 。

(2)酸浸過程中加入過量硫酸的目的是 _______ _______

(3)當溶液中金屬離子濃度小于105mol·L1時,則認為金屬離子沉淀完全。若還原反應(yīng)后溶液中cFe2)=0.1 mol·L1,則常溫下加入20%氨水應(yīng)調(diào)pH的范圍為 _______ 。{已知:Ksp[FeOH2]1×1017Ksp[AlOH3]1×1032

(4)過濾1”所得濾渣除Fe、AlOH3外還有 _______ 。

(5)沉鐵反應(yīng)的離子方程式為: _______

(6)若將沉淀試劑NH4HCO3改成Na2CO3,則溶液的混合方式為 _______ (填字母)。

A 過濾1”的濾液中滴加Na2CO3溶液,并充分攪拌

B Na2CO3溶液中滴加過濾1”的濾液,并充分攪拌

C “過濾1”的濾液和Na2CO3溶液同時加入,并充分攪拌

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