【題目】“低碳經(jīng)濟(jì)”已成為全世界科學(xué)家研究的重要課題,其綜合利用具有重要意義;卮鹣铝袉栴}:

(1)CO2與CH4經(jīng)催化重整,制得合成氣:CH4(g)+ CO2(g)2CO (g)+ 2H2(g)

①已知上述反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:

化學(xué)鍵

C—H

C=O

H—H

CO(CO)

鍵能/kJ·mol1

413

745

436

1075

則該反應(yīng)的ΔH=_________。有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是____(填標(biāo)號(hào))。

A.高溫低壓 B.低溫高壓 C.高溫高壓 D.低溫低壓

②某溫度下,在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化劑進(jìn)行重整反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,其平衡常數(shù)為_______mol2·L-2。

(2)CO2可以被NaOH溶液捕獲。若所得溶液c(HCO3)∶c(CO32 -)=2∶1,溶液pH=____。(室溫下,H2CO3K1=4×10-7;K2=5×10-11),0.1mol·L-1 NaHCO3溶液中陰離子的濃度由大到小的順序?yàn)?/span>______________

(3)研究證實(shí),CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇,則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在_______極,該電極反應(yīng)式是___________________________________

【答案】+120 kJ·mol–1 A 10 HCO3>OH> CO32 - CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O

【解析】

(1)①該反應(yīng)的△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能;CH4(g)+ CO2(g)2CO (g)+ 2H2(g)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng),高溫低壓利于平衡正向移動(dòng)。

②達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,根據(jù)方程式知,參加反應(yīng)的n(CO2)=n(CH4)=1mol×50%=0.5mol,生成的n(CO)=n(H2)=1mol,

該化學(xué)反應(yīng) CH4(g) + CO2(g) 2CO(g)+ 2H2(g),

開始(mol·L-1)1 0.5 0 0

反應(yīng)(mol·L-1)0.25 0.25 0.5 0.5

平衡(mol·L-1)0.75 0.25 0.5 0.5

化學(xué)平衡常數(shù)K=c2(CO)·c2(H2)/[c(CH4)·c(CO2)];

(2)所得溶液c(HCO3):c(CO32-)=2:1,根據(jù)K2=c(CO32-)·c(H)/c(HCO3)=5×10-11,計(jì)算c(H),進(jìn)而計(jì)算溶液pH。

碳酸氫根離子水解生成碳酸分子和氫氧根離子,碳酸氫根離子的水解程度大于電離程度;

(3)CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇,應(yīng)為電解池的陰極反應(yīng),被還原生成甲醇,據(jù)此寫出電極反應(yīng)式.

(1)①該反應(yīng)的△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=[4×413+2×745-2×1075-2×436]kJ·mol-1=+120kJ·mol-1;

CH4(g)+ CO2(g)2CO (g)+ 2H2(g)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng),提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是高溫低壓,故選A。

②達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,根據(jù)方程式知,參加反應(yīng)的n(CO2)=n(CH4)=1mol×50%=0.5mol,生成的n(CO)=n(H2)=1mol,

該化學(xué)反應(yīng) CH4(g) + CO2(g) ═ 2CO(g)+ 2H2(g),

開始(mol·L-1)1 0.5 0 0

反應(yīng)(mol·L-1)0.25 0.25 0.5 0.5

平衡(mol·L-1)0.75 0.25 0.5 0.5

化學(xué)平衡常數(shù)K=c2(CO)·c2(H2)/[c(CH4)·c(CO2)]=0.52×0.52÷(0.75×0.25)=1/3;

(2)所得溶液c(HCO3):c(CO32-)=2:1,根據(jù)K2=c(CO32-)·c(H)/c(HCO3)=5×10-11,可知c(H)=1×10-10,故pH=10,

碳酸氫根離子水解生成碳酸分子和氫氧根離子,水解離子方程式為:HCO3+H2OH2CO3+OH;HCO3的水解常數(shù)=c(H2CO3)·c(OH)/c(HCO3)=c(H2CO3)·c(OH)c(H+)/[c(HCO3)·c(H+)]=Kw/K1=10-14÷(4×10-7)=2.5×10-8>K2=5×10-11,HCO3水解程度大于其電離程度,故c(Na)>c(HCO3)、c(H2CO3)>c(CO32-),水解程度不大所以c(HCO3)>c(H2CO3)、c(HCO3)>c(OH),溶液中氫氧根來源于水的電離與HCO3水解,故c(OH)>c(H2CO3),所以c(Na)>c(HCO3)>c(OH)>c(H2CO3)>c(CO32-),陰離子的濃度由大到小的順序?yàn)椋篶(HCO3)>c(OH)>c(CO32-);

(3)CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇,C元素化合價(jià)降低,被還原,應(yīng)為電解池的陰極反應(yīng),電極方程式為CO2+6H+6e=CH3OH+H2O。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】氫氣是一種清潔能源,氫氣的制取與儲(chǔ)存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

1)已知:CH4(g) + H2O(g)=CO(g) +3H2(g) △H=+206.2 kJ/mol

CH4(g) + CO2(g)=2CO(g) +2H2(g) △H=+247.4 kJ/mol

2H2S(g)=2H2(g) +S2(g) △H=+169.8 kJ/mol

以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。CH4(g)與H2O(g)反應(yīng)生成CO2(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為________________________________。

2)①H2S熱分解制氫時(shí),常向反應(yīng)器中通入一定比例空氣,使部分H2S燃燒,其目的是_________________________________。

②燃燒生成的SO2H2S進(jìn)一步反應(yīng),生成物在常溫下均非氣體,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________。

3H2O的熱分解也可得到H2,高溫下水分解體系中主要?dú)怏w的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖1所示。圖中A、B表示的物質(zhì)依次是_________________。

4)將1 molCO2 molH2充入恒容密閉容器中,在催化劑作用下發(fā)生如下反應(yīng):CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g),不同壓強(qiáng)下CH3OH在平衡混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖2所示。A、BC三點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)K(A)、K(B)、K(C)的相對(duì)大小為_______________,計(jì)算C點(diǎn)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=___________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×體積分?jǐn)?shù))。

5Mg2Cu是一種儲(chǔ)氫合金。350 ℃時(shí),Mg2CuH2反應(yīng),生成MgCu2和僅含一種金屬元素的氫化物(其中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.077)。Mg2CuH2反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】室溫時(shí),CaCO3在水中的溶解平街曲線如陽所示。已知25℃其濃度積為2.8×10-9mol2/L2,下列說法不正的是( )

A. x數(shù)值為2×10-5 B. c點(diǎn)時(shí)有碳酸鈣沉淀生成

C. 加入蒸餾水可使溶液由d 點(diǎn)變到a點(diǎn) D. b點(diǎn)與d對(duì)應(yīng)的的溶度積相等

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】短周期主族元素 W、X、Y、Z 的原子序數(shù)依次增大,W 在大氣中有兩種同素異形體且均能支持燃燒,X 單質(zhì)能在 Z2 氣體中燃燒,發(fā)出黃色火焰,Y 在同周期非金屬元素中原子半徑最大。下列敘述正確的是

A.Y 單質(zhì)的熔點(diǎn)低于 X 單質(zhì)

B.Z 的含氧酸均為弱酸

C.Y、Z 的單質(zhì)都能在 W2 氣體中燃燒

D. W Y 都滿足 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】下列表示對(duì)應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的離子方程式正確的是(

A. 漂白粉露置在空氣中失效:ClOCO2H2OHClOHCO3

B. 向滴有酚酞的硅酸鈉溶液中邊加邊振蕩地滴加鹽酸至紅色變淺并接近消失:2H++SiO32-=H2SiO3(膠體)

C. 惰性電極電解氯化鎂溶液:2Cl2H2OCl2H22OH

D. 在強(qiáng)堿溶液中次氯酸鈉與Fe(OH)3反應(yīng)生成Na2FeO43ClO+Fe(OH)3FeO42+3Cl+H2O+4H+

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某烴的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ,下列對(duì)它的描述正確的是( )

A. 它能使溴水褪色,但不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

B. 所有原子可能共平面

C. 易溶于水,也易溶于有機(jī)溶劑

D. 能發(fā)生加成反應(yīng),一定條件下最多可與三倍物質(zhì)的量的氫氣加成

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】銅是人類最早使用的金屬,在生產(chǎn)生活中應(yīng)用及其廣泛。工業(yè)上以黃銅礦 (主要成分FeCuS2)為原料制取金屬銅,其主要工藝流程如圖所示。

已知:反應(yīng)II的離子方程式:Cu2++CuS+4Cl-=2[CuCl2]-+S

回答下列問題:

1FeCuS2S的化合價(jià)____。

2)反應(yīng)I在隔絕空氣、高溫煅燒條件下進(jìn)行,寫出化學(xué)方程式____

3)為了反應(yīng)I充分進(jìn)行,工業(yè)上可采取的措施是____。

4)反應(yīng)III的離子方程式為____。

5)向反應(yīng)III后的溶液中加入稀硫酸的目的____。

6)該流程中,可循環(huán)利用的物質(zhì)除CuCl2外,還有___(填化學(xué)式)。

7)反應(yīng)IV中,處理尾氣SO2的方法,合理的是_____

A.高空排放

B.用BaCl2溶液吸收制備BaSO3

C.用氨水吸收后,再經(jīng)氧化,制備(NH4)2SO4

D.用純堿溶液吸收可生成Na2SO3H2CO3Ka1=4.4×10-7,Ka2=4.7×10-11;H2SO3Ka1=1.2×102,Ka2=5.6×108

8CuCl懸濁液中加入Na2S,發(fā)生的反應(yīng)為2CuCl(s)+S2-(aq)Cu2S(s)+2Cl-(aq)

該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___[已知Ksp(CuCl)=a,Ksp(Cu2S)=b]

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】KOHCa(OH)2的混合溶液,pH=13。取此溶液500mL,向其中通入CO2,通入CO2的體積(V)和生成沉淀的物質(zhì)的量(n)的關(guān)系如圖所示。圖中(V1)為112mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則圖中V2、V3的體積(單位為mL)分別是

A. 560672B. 1008、1120

C. 22402352D. 392、504

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下圖為CaF2、H3BO3(層狀結(jié)構(gòu),層內(nèi)的H3BO3分子通過氫鍵結(jié)合)、金屬銅三種晶體的結(jié)構(gòu)示意圖,請(qǐng)回答下列問題:

圖Ⅲ 銅晶體中銅原子堆積模型

(1)圖Ⅰ所示的CaF2晶體中與Ca2+最近且等距離的F數(shù)為________________,圖Ⅲ中未標(biāo)號(hào)的銅原子形成晶體后周圍最緊鄰的銅原子數(shù)為__________________________________。

(2)圖Ⅱ所示的物質(zhì)結(jié)構(gòu)中最外能層已達(dá)8電子結(jié)構(gòu)的原子是________,H3BO3晶體中B原子個(gè)數(shù)與極性鍵個(gè)數(shù)比為____________。

(3)金屬銅具有很好的延展性、導(dǎo)電性、傳熱性,對(duì)此現(xiàn)象最簡(jiǎn)單的解釋是用________理論。

(4)三種晶體中熔點(diǎn)最低的是________(填化學(xué)式),其晶體受熱熔化時(shí),克服的微粒之間的相互作用為____________________________________________________________。

(5)已知兩個(gè)距離最近的Ca2+核間距離為a×10-8cm,結(jié)合CaF2晶體的晶胞示意圖,CaF2晶體的密度為_______________________________________。

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