【題目】Ⅰ.科學(xué)家利用太陽能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇,并開發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池。己知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱ΔH分別為-285.8kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1 和-726.5 kJ·mol-1。請回答下列問題:
(1)用太陽能分解10mol水消耗的能量是______________kJ。
(2)甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為______________________________。
(3)在容積為2L的密閉容器中,由CO2和H2合成甲醇,保持其他條件不變,探究溫度對反應(yīng)的影響,實驗結(jié)果如下圖所示(T1、T2均大于300℃)。下列說法正確的是________________(填序號)
①溫度為T1時,從反應(yīng)開始到平衡,生成甲醇的平均速率為v(CH3OH) =mol·L-1·min-1
②該反應(yīng)在T1時的平衡常數(shù)比T2時的小
③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
④處于A點的反應(yīng)體系從T1變到T2,達(dá)到平衡時增大
(4)在T1溫度時,將1mol CO2和3mol H2充入一密閉恒容容器中,充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,若CO2轉(zhuǎn)化率為a,則容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為______________。
Ⅱ.將廢水中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒物質(zhì)、難溶物質(zhì)及易除去的物質(zhì),是廢水處理中的重要方法。
(5)含氰廢水中的氰化物常以[Fe(CN)6]3-和CN-的形式存在,工業(yè)上有多種廢水處理方法。其中電解處理法如圖:用如圖所示裝置處理含CN-廢水時,控制溶液pH為9~10并加入一定量的NaCl,一定條件下電解,陽極產(chǎn)生ClO-的將CN-氧化為無害物質(zhì)而除去。鐵電極為_____________(填“陰極”或“陽極”),陽極產(chǎn)生的ClO-的電極反應(yīng)為_______________________,陽極產(chǎn)生的ClO-的將CN-氧化為無害物質(zhì)而除去的離子方程式為___________________________。
【答案】 2858 CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O (g) △H=-443.5kJmol-1 ③④ 1-0.5a 陰極 Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O 2CN-+5C1O-+2OH-=N2↑+5Cl-+2CO32-+H2O
【解析】Ⅰ.試題分析:科學(xué)家利用太陽能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇,并開發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池。己知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱ΔH分別為-285.8kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1 和-726.5 kJ·mol-1。則H2燃燒的熱化學(xué)方程式為H2(g) + O2(g)= H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1;CO(g)燃燒的熱化學(xué)方程式為CO(g)+ O2(g)= CO2 (g) ΔH=-283.0kJ·mol-1;CH3OH(l) +O2(g)=2 H2O(l)+ CO2 (g) ΔH=-726.5kJ·mol-1.
(1)由氫氣的燃燒熱可知,H2O(l) =H2(g)+ O2(g) ΔH=+285.8kJ·mol-1,所以用太陽能分解10mol水消耗的能量是2858kJ。
(2)由CO(g)+ O2(g)= CO2 (g) ΔH=-283.0kJ·mol-1、CH3OH(l) +O2(g)=2H2O(l)+ CO2 (g) ΔH=-726.5kJ·mol-1并根據(jù)蓋斯定律可知,甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O (g) △H=-443.5kJmol-1。
(3)在容積為2L的密閉容器中,由CO2和H2合成甲醇,保持其他條件不變,探究溫度對反應(yīng)的影響。由圖可知,T2時反應(yīng)到達(dá)平衡較快,故T2>T1;溫度升高后甲醇的物質(zhì)的量減少,則該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度越高其平衡常數(shù)越小。①溫度為T1時,從反應(yīng)開始到平衡,內(nèi)甲醇的變化量為,則生成甲醇的平均速率為v(CH3OH) =mol·L-1·min-1,①不正確;②該反應(yīng)在T1時的平衡常數(shù)比T2時的大,②不正確;③該反應(yīng)為放熱反應(yīng),③正確;④A點為T1溫度下的平衡狀態(tài),處于A點的反應(yīng)體系從T1變到T2,平衡向逆反應(yīng)方向移動,故達(dá)到平衡時增大,④正確。綜上所述,說法正確的是③④。
(4)在T1溫度時,將1mol CO2和3mol H2充入一密閉恒容容器中,發(fā)生的反應(yīng)為CO2 (g)+3H2 (g) CH3OH (g)+H2O (g),充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,若CO2轉(zhuǎn)化率為a,則CO2、H2、CH3OH 、H2O的變化量分別為a mol、3amol、a mol、a mol,平衡時氣體的總物質(zhì)的量為(4-2a) mol(注意高于300℃時,CH3OH是氣體),則容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比等于其物質(zhì)的量之比,為1-0.5a。
Ⅱ.(5)由題意可知,用如圖所示裝置處理含CN-廢水時,控制溶液pH為9~10加入一定量的NaCl,一定條件下電解,陽極上氯離子放電,氯離子被氧化為ClO-,產(chǎn)生ClO-的將CN-氧化為N2而除去,所以鐵電極不可能是陽極,鐵電極為陰極,陽極產(chǎn)生的ClO-的電極反應(yīng)為Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O,陽極產(chǎn)生的ClO-的將CN-氧化為N2的離子方程式為2CN-+5C1O-+2OH-=N2↑+5Cl-+2CO32-+H2O。
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【題目】一種從含鋁鋰鈷廢料[鋁箔、CoO和Co2O3(只溶于酸,不溶于堿)及LiCoO2]中回收氧化鈷的工藝流程如下:
回答下列問題:
(1)步驟I“堿溶”時,為提高鋁的去除率,除升高溫度和不斷攪拌外,還可采取的措施是____(列舉1點),“堿溶”時發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______;步驟II“過濾、洗滌”過程中濾渣還會有少量的Al(OH)3,是因為________(填離子方程式)。
(2)步驟III“酸溶”時,Co2O3 轉(zhuǎn)化為CoSO4 的離子方程式為_________。
(3)步驟V“除鋁和鋰”時,調(diào)節(jié)pH的適用范圍是_______(已知該條件下,Al3+開始沉淀時的pH為4.1,沉淀完全時的pH為4.7.Co2+開始沉淀時的pH為6.9。沉淀完全時的pH為9.4);步驟VI所得濾渣的成分為__________。
(4)煅燒CoC2O4時發(fā)生氧化還原反應(yīng),則CoC2O4分解的化學(xué)方程式是___;若僅從沉淀轉(zhuǎn)化角度考慮,能否利用反應(yīng)CoCO3+ C2O42-=== CoC2O4 + CO32- 將CoCO3 轉(zhuǎn)化為CoC2O4?___ (填“能”或“不能”),說明理由:________[已知Ksp(CoCO3) =1.4×10-13,Ksp(CoC2O4)=6.3×10-8]
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【題目】下列電離方程式的書寫,正確的是
A. NH3·H2O==NH4+ + OH― B. H2SO4==2H+ + SO42―
C. CuCl2== Cu2+ + Cl― D. NaHCO3==Na+ + H+ + CO32―
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【題目】把a,b,c三塊金屬片浸入稀硫酸中,用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時,a為負(fù)極;b、c相連時,c不易被腐蝕。則三種金屬的活動性由強到弱的順序為
A. a>b>c B. a>c>b C. c>b>a D. b>c>a
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【題目】下列反應(yīng)中,屬于吸熱反應(yīng)的是
A.Zn與硫酸的反應(yīng)B.生石灰與水的反應(yīng)
C.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)D.NaOH與鹽酸的反應(yīng)
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【題目】純堿是重要的化工原料,在醫(yī)藥、冶金、化工、食品等領(lǐng)域被廣泛使用。
I. 用純凈的碳酸鈉固體配制500mL 0.40mol/L Na2CO3溶液。
(1)稱取Na2CO3固體的質(zhì)量是______________________g。
(2)配制溶液時,進(jìn)行如下操作,按照操作順序,第4步是_________(填字母)。
a. 定容 b. 計算 c. 溶解 d. 搖勻 e. 轉(zhuǎn)移 f. 洗滌 g. 稱量
(3)下列說法中,正確的是_____________________(填字母)。
a. 定容時,仰視刻度線,會導(dǎo)致配制的溶液濃度偏小
b. 定容時,如果加水超過刻度線,要用滴管吸出
c. 轉(zhuǎn)移時,溶液倒出容量瓶外,要重新配制溶液
d. 搖勻后,液面低于刻度線,要再加水至刻度線
II. 某實驗小組的同學(xué)模擬侯德榜制堿法制取純堿,流程如下:
(1)工業(yè)生產(chǎn)純堿的第一步是除去飽和食鹽水的中SO42―、Ca2+離子,依次加入的試劑及其用量是 ______________、 _______________、 (過濾)、 _______________。
(2)已知:幾種鹽的溶解度
NaCl | NH4HCO3 | NaHCO3 | NH4Cl | |
溶解度(20°C,100gH2O時) | 36.0 | 21.7 | 9.6 | 37.2 |
①寫出裝置I中反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________________。
②寫出裝置II中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________。
(3)該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是__________________。
(4)制出的純堿中只含有雜質(zhì)NaCl。
①檢驗用該純堿配制的溶液中含有Cl―的方法是_________________________。
②測定該純堿的純度,下列方案中可行的是__________(填字母)。
a. 向m克純堿樣品中加入足量CaCl2溶液,沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥,稱其質(zhì)量為b g
b. 向m克純堿樣品中加入足量稀鹽酸,用堿石灰(主要成分是CaO和NaOH)吸收產(chǎn)生的氣體,堿石灰增重b g
c. 向m克純堿樣品中加入足量AgNO3溶液,產(chǎn)生的沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥,稱其質(zhì)量為b g
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【題目】下列關(guān)于pH=3的CH3COOH溶液的敘述正確的是
A. 溶液中H2O電離出的c(OH)=1.0×103 mol·L1
B. 加入少量CH3COONa固體后,溶液pH升高
C. 加0.1 mol·L1 CH3COONa溶液使pH>7,則c(CH3COO)=c(Na+)
D. 與等體積pH=11的NaOH溶液混合,所得溶液呈中性
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【題目】下列各組物質(zhì)中都屬于弱電解質(zhì)的一組是
A. NH3、SO2、H2O、HI
B. HF、H2O、NH3·H2O、H2SO3
C. BaSO4、Cl2、HClO、H2S
D. NaHSO3、H2O、CO2、H2CO3
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【題目】CO2的利用是國際社會普遍關(guān)注的問題。
(1)CO2的電子式是______。
(2)CO2在催化劑作用下可以直接轉(zhuǎn)化為乙二醇和甲醇,但若反應(yīng)溫度過高,乙二醇會深度加氫生成乙醇。
獲取乙二醇的反應(yīng)歷程可分為如下2步:
Ⅰ.
Ⅱ.EC加氫生成乙二醇與甲醇
① 步驟Ⅱ的熱化學(xué)方程式是______。
② 研究反應(yīng)溫度對EC加氫的影響(反應(yīng)時間均為4小時),實驗數(shù)據(jù)見下表:
反應(yīng)溫度/ ℃ | EC轉(zhuǎn)化率/ % | 產(chǎn)率/ % | |
乙二醇 | 甲醇 | ||
160 | 23.8 | 23.2 | 12.9 |
180 | 62.1 | 60.9 | 31.5 |
200 | 99.9 | 94.7 | 62.3 |
220 | 99.9 | 92.4 | 46.1 |
由上表可知,溫度越高,EC的轉(zhuǎn)化率越高,原因是______。溫度升高到220 ℃時,乙二醇的產(chǎn)率反而降低,原因是______。
(3)用稀硫酸作電解質(zhì)溶液,電解CO2可制取甲醇,裝置如下圖所示,電極a接電源的______極(填“正”或“負(fù)”),生成甲醇的電極反應(yīng)式是______。
(4)CO2較穩(wěn)定、能量低。為實現(xiàn)CO2的化學(xué)利用,下列研究方向合理的是______(填序號)。
a.選擇高能量的反應(yīng)物和CO2反應(yīng)獲得低能量的生成物
b.利用電能、光能或熱能活化CO2分子
c.選擇高效的催化劑
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