【題目】催化還原CO2是解決溫室效應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)生兩個平行反應,分別生成CH3OH和CO。反應的熱化學方程式如下:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7kJ·mol-1 I
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2 II
某實驗室控制CO2和H2初始投料比為1:2.2,在相同壓強下,經(jīng)過相同反應時間測得如下實驗數(shù)據(jù):
T(K) | 催化劑 | CO2轉化率(%) | 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:轉化的CO2中生成甲醇的百分比
已知:①CO和H2的標準燃燒熱分別為-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
②H2O(l)=H2O(g) ΔH3=44.0kJ·mol-1
請回答(不考慮溫度對ΔH的影響):
(1)反應I的平衡常數(shù)表達式K=___;
(2)有利于提高CO2轉化為CH3OH平衡轉化率的措施有___。
A.使用催化劑Cat.1
B.使用催化劑Cat.2
C.降低反應溫度
D.投料比不變,增加反應物的濃度
E.增大CO2和H2的初始投料比
(3)表中實驗數(shù)據(jù)表明,在相同溫度下不同的催化劑對CO2轉化成CH3OH的選擇性有顯著的影響,其原因是___。
(4)在圖中分別畫出反應I在無催化劑、有Cat.1和有Cat.2三種情況下“反應過程~能量”示意圖___。
【答案】 CD 表中數(shù)據(jù)表明此時反應未達到平衡,不同的催化劑對反應Ⅰ的催化能力不同,因而在該時刻下對甲醇選擇性有影響
【解析】
(1)反應I為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),平衡常數(shù)表達式K=生成物濃度冪的乘積與反應物濃度冪的乘積之比;
(2)A.使用催化劑Cat.1,對甲醇的平衡轉化率不產(chǎn)生影響;
B.使用催化劑Cat.2,對甲醇的平衡轉化率不產(chǎn)生影響;
C.反應I為放熱反應,降低反應溫度,平衡正向移動;
D.投料比不變,增加反應物的濃度,相當于加壓;
E.增大CO2和H2的初始投料比,平衡正向移動,但CO2的轉化率減小。
(3)在相同溫度下,達平衡前,不同的催化劑對同一反應的催化能力不同,因而選擇性不同。
(4)同一反應,使用不同的催化劑,活化能不同,但不影響反應物和生成物的總能量。從表中數(shù)據(jù)可以看出,Cat.2的選擇性更高,因而對反應的活化能影響更大。
(1)反應I為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),平衡常數(shù)表達式K=。答案為:;
(2)A.使用催化劑Cat.1,對甲醇的平衡轉化率不產(chǎn)生影響,A不合題意;
B.使用催化劑Cat.2,對甲醇的平衡轉化率不產(chǎn)生影響,B不合題意;
C.反應I為放熱反應,降低反應溫度,平衡正向移動,從而增大CO2的轉化率,C符合題意;
D.投料比不變,增加反應物的濃度,相當于加壓,平衡正向移動,CO2的轉化率增大,D符合題意;
E.增大CO2和H2的初始投料比,平衡正向移動,但CO2的轉化率減小,E不合題意;
故選CD。答案為:CD;
(3)在相同溫度下,達平衡前,不同的催化劑對同一反應的催化能力不同,因而選擇性不同,其原因是:表中數(shù)據(jù)表明此時反應未達到平衡,不同的催化劑對反應Ⅰ的催化能力不同,因而在該時刻下對甲醇選擇性有影響。答案為:表中數(shù)據(jù)表明此時反應未達到平衡,不同的催化劑對反應Ⅰ的催化能力不同,因而在該時刻下對甲醇選擇性有影響;
(4)同一反應,不同的催化劑,活化能降低程度不同,但不影響反應物和生成物的總能量。從表中數(shù)據(jù)可以看出,Cat.2的選擇性更高,因而對反應的活化能影響更大。則示意圖為:
。答案為:。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某同學欲驗證碳與濃硫酸反應產(chǎn)物的性質(zhì),F(xiàn)已將裝置如圖連接,請回答下列問題。
(1)燒瓶中發(fā)生反應的化學反應方程式是___________。
(2)實驗中兩次使用到品紅溶液,其目的不同。A的使用目的是_____,通過洗氣瓶C中無現(xiàn)象和___的現(xiàn)象,證明反應有_______(填化學式)生成。
(3)洗氣瓶B中溶液顏色變淺,說明碳與濃硫酸反應的產(chǎn)物之一______(填名稱)具有______的性質(zhì)。
(4)實驗完成后,取出洗氣瓶A中的無色溶液于試管中,加熱,可觀察到__________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某研究性學習小組設計了如下裝置制取和驗證SO2的性質(zhì)
請回答:
(1)圖中儀器a的名稱為_____________。
(2)A中發(fā)生反應的化學方程式是_____________________________________。
(3)若C中溶液褪色,體現(xiàn)SO2具有_________________性。
(4)過量NaOH溶液與SO2反應的離子方程式是__________________________________。
(5)向兩支裝有品紅溶液的試管中,分別通入Cl2和SO2,發(fā)現(xiàn)兩支試管中品紅溶液均褪色,請你設計實驗證明哪支試管中通入的是SO2:_________________。
(6)該小組繼續(xù)設計實驗,相同條件下將Cl2和SO2兩種氣體按體積1:1混合,再通入品紅溶液中,觀察溶液幾乎不褪色。查閱資料知:兩種氣體按體積1:1混合,再與水反應可生成兩種常見的酸,因而失去漂白作用,該反應的化學方程式是________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】LED系列產(chǎn)品是被看好的一類節(jié)能新產(chǎn)品,下圖是一種氫氧燃料電池驅動LED發(fā)光的裝置。下列有關敘述正確的是
A.a(chǎn)處通入氫氣,發(fā)生了還原反應:H2-2e-+2OH-=2H2O
B.b處通入氧氣,為電池的正極
C.該裝置中只涉及兩種形式的能量轉化,電池中的KOH溶液也可用稀硫酸溶液代替
D.P-型半導體連接的是電池負極.
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】25℃時,重水(D2O)的離子積為1.6×10-15,也可用pH值一樣的定義來規(guī)定其酸堿度:pD=-lgc(D+),下列有關pD的敘述正確的是
①中性D2O的PD>7
②在1LD2O中,溶解0.01molNaOD,其pD值為12
③1L0.01mol/L的DCl的重水溶液,pD=2
④在100mL0.25mol/LDCl的重水溶液中,加入50mL0.2mol/LNaOD的重水溶液,反應后溶液的pD=2
A. ①②B. ③④C. ①③D. ②④
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】在標準狀況下,3.4 g NH3 的()
A.分子數(shù)約為 6.02×1023B.物質(zhì)的量為 0.1 mol
C.體積約為 4.48 LD.氫原子的物質(zhì)的量為 0.2 mol
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列熱化學方程式正確的是
A. 甲烷的燃燒熱ΔH=-890.3 kJ·mol-1,則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3kJ·mol-1
B. 500℃、30MPa下,將0.5molN2(g)和1.5mol H2(g)置于密閉容器中充分反應生成NH3(g),放熱19.3kJ,其熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-38.6kJ·mol-1
C. HCl和NaOH反應的中和熱ΔH=-57.3kJ·mol-1,則H2SO4和Ca(OH)2反應的中和熱ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1
D. 已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) ΔH=a,2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=b,則a<b
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】50 mL 0.50 mol·L1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L1 NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應,通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱。回答下列問題:
(1)從實驗裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃用品是______________________________。
(2)燒杯間填滿碎紙條的作用是______________。
(3)大燒杯上如不蓋硬紙板,求得的中和熱數(shù)值__________(填”偏大”“偏小”或”無影響”)。
(4)實驗中改用60 mL 0.50 mol·L1鹽酸跟50 mL 0.55 mol·L1 NaOH溶液進行反應,與上述實驗相比,所放出的熱量__________(填”相等”或”不相等”),所求中和熱__________(填”相等”或”不相等”),簡述理由:_________________________。
(5)用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行上述實驗,測得的中和熱的數(shù)值會__________(填”偏大”“偏小”或”無影響”,下同);用50 mL 0.50 mol·L1 NaOH溶液進行上述實驗,測得的中和熱的數(shù)值會__________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列各物質(zhì)中只有A、B、C三種單質(zhì),A的焰色反應為黃色,主要以G形式存在于海水中,F是一種淡黃色的固體,H是一種常見的無色液體,I是造成溫室效應的“元兇”,各物質(zhì)間的轉化關系圖如下:
請按要求書寫:
(1)反應①的離子方程式: ____________________________________;
(2)物質(zhì)K與物質(zhì)L等物質(zhì)的量離子方程式:___________________________;
(3)物質(zhì)F轉化為D的離子方程式:___________________________________;
(4)物質(zhì)G向物質(zhì)J轉化的化學方程式:_______________________________;
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