16.近年來,由于二氧化碳的大量排放,直接威脅著人類賴于生存的生態(tài)環(huán)境.人們愈來愈關(guān)注著二氧化碳?xì)怏w的開發(fā)及利用.
(1)據(jù)報(bào)道,美國海軍科學(xué)家擬從海水中提取H2,從空氣中提取CO2合成短鏈羥來代替汽油.已知?dú)錃獾娜紵裏釣?285.8kJ•mol-1;辛烷(C8H18,可作為汽油用)的燃燒熱為-5518kJ•mol-1.寫出CO2和H2合成辛烷的熱化成方程式8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(l)+16H2O(l)△H=-1627 k J•mol-1
(2)二氧化碳加氫合成甲醇是其合理利用碳資源的有效途徑之一,反應(yīng)如下:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H
①某溫度下,將1molCO2和3molH2充入體積不變的2L密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),下列能確定該條件下反應(yīng)達(dá)到最大轉(zhuǎn)化限度的是AB.
A、CO2含量不再變化        B、容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化
C、3v(H2)=v(CH3OH)        D、△H不再發(fā)生變化
②同時(shí)測得不同時(shí)刻的反應(yīng)前后壓強(qiáng)關(guān)系如下:
 時(shí)間(h) 1
 P后/P前 0.900.85 0.82 0.81 0.80  0.80
則用氫氣表示前2小時(shí)反應(yīng)平均速率V(H2)=0.225mol/(L•h).
列式計(jì)算該溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率:40%.
③若反應(yīng)條件為壓強(qiáng)6MPa,300℃的反應(yīng)溫度下二氧化碳和氫氣按1:3的比例通入,測得二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率℃為50%,該反應(yīng)該條件的平衡常數(shù)KP=$\frac{1}{27}$(MPa)-2(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù));列舉提高CO2轉(zhuǎn)化率的措施增大氫氣與CO2的比例或及時(shí)分離出甲醇或水蒸氣.
(3)CO2和NaOH溶液反應(yīng)可生成NaHCO3溶液,查閱資料得常溫下H2CO3的電離平衡常數(shù)K1=4.2×10-7,K2=5.6×10-11;實(shí)驗(yàn)測得常溫下0.1mol/L的NaHCO3的pH為8,則0.1mol/L的NaHCO3溶液中離子濃度大小順序?yàn)锳.
A、c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(CO32-)>c(H+
B、c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+
C、c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-
D、c(Na+)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)>c(CO32-

分析 (1)燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量,據(jù)此計(jì)算25mol氫氣完全燃燒放出熱量,標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出熱化學(xué)方程式;
(2)①該條件下反應(yīng)達(dá)到最大轉(zhuǎn)化限度是指反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),正逆反應(yīng)速率相同,個(gè)組分含量保持不變,據(jù)此分析選項(xiàng)
②反應(yīng)速率V=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算得到,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%;
③依據(jù)三段式列式計(jì)算平衡時(shí)氣體物質(zhì)的量,壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比,計(jì)算得到各氣體的分壓,結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算,提高CO2轉(zhuǎn)化率可以增加氫氣的量,也可以改變條件使平衡正向進(jìn)行;
(3)實(shí)驗(yàn)測得常溫下0.1mol/L的NaHCO3的pH為8,溶液顯堿性,碳酸氫根離子水解大于其電離程度;

解答 解:(1)已知?dú)錃獾娜紵裏釣?285.8kJ•mol-1;辛烷(C8H18,可作為汽油用)的燃燒熱為-5518kJ•mol-1.25mol氫氣完全燃燒放熱1627 k J,寫出CO2和H2合成辛烷的熱化成方程式8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(l)+16H2O(l)△H=-1627 k J•mol-1,
故答案為:8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(l)+16H2O(l)△H=-1627 k J•mol-1
(2)①該條件下反應(yīng)達(dá)到最大轉(zhuǎn)化限度是指反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),
將1molCO2和3molH2充入體積不變的2L密閉容器中發(fā)生反應(yīng),CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)
A、CO2含量不再變化,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故A正確;      
B、容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故B正確;
C、反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比,V(H2)=3V(CH3OH),說明達(dá)到平衡狀態(tài),但  3v(H2)=v(CH3OH)不能說明正逆反應(yīng)速率相同,故C錯(cuò)誤;     
D、反應(yīng)焓變和物質(zhì)聚集狀態(tài)及物質(zhì)的量有關(guān),確定的化學(xué)反應(yīng),焓變不變,△H不再發(fā)生變化不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故D錯(cuò)誤;
故答案為:AB;
②設(shè)反應(yīng)的二氧化碳物質(zhì)的量為x,氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比,
             CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol)  1        3        0          0
變化量(mol)  x        3x        x          x
平衡量(mol)1-x      3-3x        x          x
P后:P前=0.85=(4-2x):(1+3)
x=0.3mol
則用氫氣表示前2小時(shí)反應(yīng)平均速率V(H2)=$\frac{\frac{3×0.3mol}{2L}}{2h}$=0.225mol/(L•h),

反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),二氧化碳反應(yīng)物質(zhì)的量為y,
             CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol) 1        3         0         0
變化量(mol)y        3y        y         y
平衡量(mol)1-y      3-3y      y         y
P后:P前=0.8=(4-2y):(1+3)
y=0.4mol
該溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%,
故答案為:0.225mol/(L•h);40%;
③若反應(yīng)條件為壓強(qiáng)6MPa,300℃的反應(yīng)溫度下二氧化碳和氫氣按1:3的比例通入,測得二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率℃為50%,結(jié)合三段式列式計(jì)算,
            CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol) 1        3          0        0
變化量(mol) 0.5      1.5       0.5     0.5
平衡量(mol) 0.5      1.5       0.5      0.5
分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)
P(CO2)=6×$\frac{0.5}{3}$=1
P(H2)=6×$\frac{1.5}{3}$=3
P(CH3OH)=6×$\frac{0.5}{3}$=1
P(H2O)=6×$\frac{0.5}{3}$=1
Kp=$\frac{1}{1×{3}^{3}}$=$\frac{1}{27}$(MPa)-2
提高CO2轉(zhuǎn)化率可以增加氫氣的量,也可以改變條件使平衡正向進(jìn)行;采取的措施是增大氫氣與CO2的比例或及時(shí)分離出甲醇或水蒸氣,提高CO2轉(zhuǎn)化率,
故答案為:$\frac{1}{27}$(MPa)-2,增大氫氣與CO2的比例或及時(shí)分離出甲醇或水蒸氣;
(3)實(shí)驗(yàn)測得常溫下0.1mol/L的NaHCO3的pH為8,溶液顯堿性,碳酸氫根離子水解大于其電離程度,溶液中離子濃度大小為:c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(CO32-)>c(H+),故選A,
故答案為:A.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率、平衡三段式和平衡常數(shù)概念的計(jì)算應(yīng)用,影響平衡影響分析判斷,鹽類水解實(shí)質(zhì)理解,掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵,題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題

6.許多馬路兩旁的樹干都均勻地涂抹了石灰水.下列有關(guān)說法正確的是( 。
A.飽和石灰水加入生石灰,若溫度不變,則溶液中Ca2+的物質(zhì)的量不變
B.飽和石灰水加入生石灰,若溫度不變,則pH不變
C.升高飽和石灰水的溫度時(shí),Ca(OH)2的溶度積常數(shù)Ksp不變
D.石灰水顯堿性,能使蛋白質(zhì)變性,所以有防治樹木害蟲病的作用

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

7.汽車的發(fā)明與使用,是人類智慧的杰出體現(xiàn),它為人們的生活和生產(chǎn)帶來了極大的方便,同時(shí)由此引發(fā)的環(huán)境污染問題也越來越引起人們的關(guān)注.
(1)汽車排放的尾氣中因含有氮的氧化物而污染大氣,造成產(chǎn)生氮的氧化物的主要原因是D.
A.燃燒含氮化合物燃料引起的     B.燃燒含鉛汽油引起的
C.汽油燃燒不充分引起的         D.汽缸中的N2被氧化生成的
(2)下列有關(guān)城市各項(xiàng)污染源與其造成的惡果對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是A.
A.汽車尾氣→光化學(xué)煙霧;工業(yè)廢氣→酸雨;工業(yè)廢水→“公害病”
B.汽車尾氣→酸雨;工業(yè)廢氣→“公害病”;工業(yè)廢水→光化學(xué)煙霧
C.汽車尾氣→“公害病”;工業(yè)廢氣→酸雨;工業(yè)廢水→光化學(xué)煙霧
D.汽車尾氣→光化學(xué)煙霧;工業(yè)廢氣→“公害病”;工業(yè)廢水→酸雨
(3)一氧化氮和一氧化碳都是汽車尾氣中的有害物質(zhì),它們能緩慢地發(fā)生反應(yīng):
2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g);△H<0.現(xiàn)利用此反應(yīng),擬設(shè)計(jì)一種環(huán)保裝置以消除汽車尾氣對(duì)大氣的污染.下列設(shè)計(jì)方案可以提高尾氣處理效果的是C.
①選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎、谔岣哐b置的溫度、劢档脱b置的壓強(qiáng)、茉谘b置中裝入堿石灰
A.①③B.②④C.①④D.②③
(4)新型環(huán)保出租車采用LPG+汽油的雙燃料系統(tǒng),其尾氣中的有毒氣體成分較普通車型下降80%左右,緩解了汽車尾氣排放給城市環(huán)境造成的污染問題.下列物質(zhì)中不屬于上述有害氣體的是A.
A.CO2和H2  B.NO2和NO C.CO和SO2  D.C粒和含鉛化合物
(5)所謂“綠色汽車”是指使用液化石油氣等無污染或污染較小的能源作燃料的汽車.綠色汽車可避免有毒的鉛、苯的同系物以及稠環(huán)芳烴的排放.燃燒等質(zhì)量的液化石油氣(主要成分是含C3~C4的烴)與汽油相比較A.
A.前者生成的水少 B.前者消耗氧氣量少 C.前者燃燒產(chǎn)生的熱量多 D.前者產(chǎn)生的含碳化合物種類少
(6)為了減少大氣污染,許多城市推廣汽車使用清潔燃料.目前使用的清潔燃料主要有兩類:一類是壓縮天然氣,另一類是液化石油氣.這兩類燃料的主要成分都是B.
A.碳水化合物   B.碳?xì)浠衔?nbsp;  C.氫氣   D.醇類.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.在實(shí)驗(yàn)室里制取乙烯,常因溫度過高而使乙醇和濃硫酸反應(yīng)生成少量的二氧化硫,有人設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)圖以確認(rèn)上述混合氣體中有CH2=CH2和SO2
請(qǐng)回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)室制備乙烯的反應(yīng)方程式是:CH3CH2OH$→_{濃硫酸}^{170℃}$CH2=CH2↑+H2O.
(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ裝置可盛放的試劑是:
ⅠA;ⅡB;ⅢA;ⅣD. (選填有關(guān)試劑的序號(hào))
A.品紅溶液      B.NaOH溶液      C.濃硫酸      D.酸性KMnO4溶液
(3)能說明SO2氣體存在的現(xiàn)象是裝置Ⅰ中品紅褪色.
(4)使用裝置Ⅱ的目的是除去SO2以免干擾乙烯的檢驗(yàn).
(5)使用裝置Ⅲ的目的是檢驗(yàn)SO2是否被完全除去.
(6)確定含有乙烯的現(xiàn)象是裝置III中品紅不褪色,裝置Ⅳ中酸性KMnO4溶液褪色.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

11.乙炔是有機(jī)合成工業(yè)的一種原料.工業(yè)上曾用CaC2與水反應(yīng)生成乙炔.
(1)CaC2與水反應(yīng)生成乙炔的化學(xué)方程式為CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑;
CaC2中C22-與O22+互為等電子體,O22+的電子式可表示為
(2)乙炔與氫氰酸反應(yīng)可得丙烯腈(H2C=CH-C≡N).丙烯腈分子中碳原子軌道雜化類型是sp、sp2;分子中處于同一直線上的原子數(shù)目最多為3.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

1.下列說法正確的是( 。
A.過氧化鈉、純堿分別屬于堿性氧化物、堿
B.NO、NO2 都是大氣污染物,在空氣中都能穩(wěn)定存在
C.SiO2能與NaOH溶液、HF溶液反應(yīng),所以SiO2是兩性氧化物
D.檢驗(yàn)?zāi)硿\綠色溶液中含有Fe2+:取該溶液少許,向其中加入KSCN溶液,不變紅色,再向其中滴加氯水,溶液變?yōu)榧t色

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

8.化學(xué)與社會(huì)、生產(chǎn)、生活密切相關(guān).下列說法正確的是( 。
A.用激光筆分別照射盛有牛奶、食鹽水的玻璃杯,都有光亮的通路
B.神舟10號(hào)飛船所用太陽能電池板可將光能轉(zhuǎn)換為電能,轉(zhuǎn)換材料是二氧化硅
C.氯氣溶于水生成次氯酸有強(qiáng)氧化性,可以起到除去水中雜質(zhì)和殺菌消毒作用
D.可以用物理方法或化學(xué)方法從海水中提取所需物質(zhì)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

5.某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式為CH3-CH=CH-COOH.現(xiàn)有①鐵;②溴的四氯化碳溶液;③碳酸氫鈉溶液;④丙醇;⑤酸性高錳酸鉀溶液,判斷在一定條件下,能與該有機(jī)物反應(yīng)的物質(zhì)是(  )
A.僅②④⑤B.僅①③④C.僅①②③④D.①②③④⑤

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.硫鐵礦燒渣是一種重要的化工生產(chǎn)中間產(chǎn)物,主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅等.下面是以硫鐵礦燒渣制備高效凈水劑聚合硫酸鐵的流程圖:

(1)實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)“操作I”所用的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒和燒杯.
(2)檢驗(yàn)“酸溶”后的溶液中含有Fe2+試劑是KMnO4溶液,現(xiàn)象是紫紅色褪去.
(3)“操作III”系列操作名稱依次為蒸發(fā)濃縮(加熱濃縮)、冷卻結(jié)晶、過濾和洗滌.洗滌的方法是向漏斗里加入蒸餾水,使水沒過沉淀物,等水自然流完后,重復(fù)操作2~3次.
(4)加入適量H2O2的目的是氧化Fe2+,寫出H2O2氧化Fe2+為Fe3+的離子方程式:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O.

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