【題目】CO2加氫可轉(zhuǎn)化為高附加值的CO、CH4、CH3OH等C1產(chǎn)物。該過程可緩解CO2帶來的環(huán)境壓力,同時可變廢為寶,帶來巨大的經(jīng)濟效益。CO2加氫過程,主要發(fā)生的三個競爭反應(yīng)為:
反應(yīng)i:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.01kJmol-1
反應(yīng)ii:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=-165.0kJmol-1
反應(yīng)iii:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41.17kJmol-1
回答下列問題:
(1)由CO、H2合成甲醇的熱化學(xué)方程式為_____。
(2)反應(yīng)iii為逆水煤氣變換反應(yīng),簡稱RWGS。以金屬催化劑為例,該反應(yīng)歷程的微觀示意和相對能量(eV)變化圖如圖所示(為催化劑,為C原子,為O原子,o為H原子)
歷程I:
歷程II:
歷程III:
①歷程1方框內(nèi)反應(yīng)的方程式為CO2*+*=CO*+O*(*為催化劑活性位點)。根據(jù)圖示,其反應(yīng)熱△H_____0(填“>”或“<”)。
②反應(yīng)歷程II方框內(nèi)的方程式是_____。
③反應(yīng)歷程中_____(填“歷程I”、“歷程II”或“歷程III”)是RWGS的控速步驟。
(3)我國科學(xué)家研究了不同反應(yīng)溫度對含碳產(chǎn)組成的影響。在反應(yīng)器中按=3:1通入H2和CO2,分別在0.1MPa和1MPa下進行反應(yīng)。試驗中溫度對平衡組成C1(CO2、CO、CH4)中的CO和CH4的影響如圖所示(該反應(yīng)條件下甲醇產(chǎn)量極低,因此忽略“反應(yīng)i”):
①1MPa時,表示CH4和CO平衡組成隨溫度變化關(guān)系的曲線分別是_____、_____。M點CO平衡組成含量高于N點的原因是_____。
②當(dāng)CH4和CO平衡組成為40%時,該溫度下反應(yīng)iii的平衡常數(shù)Kp為_____。
【答案】CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.18kJmol-1 < O*+H*=OH*+* 歷程III a d 相同溫度下,增大壓強反應(yīng)II向正方向移動,c(H2O)增大,使得反應(yīng)III向逆方向移動,使得CO平衡組分降低 2.4
【解析】
(1)反應(yīng)i-反應(yīng)iii即可得CO、H2合成甲醇的熱化學(xué)方程式;
(2)①根據(jù)圖示△H=-0.75eV+0.37eV=-0.38eV<0;
②根據(jù)圖示書寫方程式;
③根據(jù)圖示比較每一個過程的相對能量變化值大;
(3)①根據(jù)平衡移動進行分析比較;
②設(shè)起始時n(CO2)=5mol,則n(H2)=15mol,根據(jù)圖象,當(dāng)CH4和CO平衡組成為40%時,則CO2平衡組成為20%,所以△n(CO)=5mol×40%=2mol,△n(CH4)=5mol×40%=2mol,則:反應(yīng)ii: ,
反應(yīng)iii:,
求出平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量,帶入平衡常數(shù)K=進行計算。
(1)反應(yīng)i反應(yīng)iii即可得CO、H2合成甲醇的熱化學(xué)方程式:CO(g)+2H2(g) =C H3OH(g),計算焓變:△H=49kJmol141.17kJmol1=90.17kJmol1;
故答案為:CO(g)+2H2(g) =C H3OH(g)△H=90.17kJmol1;
(2)①根據(jù)圖示△H=0.75eV+0.37eV=0.38eV<0,故答案為:<;
②根據(jù)圖示,反應(yīng)歷程Ⅱ方框內(nèi)的方程式是:O+H=OH,故答案為:O+H=OH;
③根據(jù)圖示,歷程Ⅲ的過渡態(tài)Ⅲ相對能量最大,即活化能最大,所以歷程Ⅲ是RWGS的控速步驟,故答案為:歷程Ⅲ;
(3)①對于反應(yīng)ii,升高溫度,平衡逆移,CH4、H2O的百分含量減少,對于平衡iii,升高溫度,則平衡正移,CO的百分含量增加;增大壓強,反應(yīng)ii,平衡正移,H2O的百分含量增大,使反應(yīng)Ⅲ逆移,CO百分含量降低,,綜上:CH4、CO的變化幅度相對較小,則表示CH4和CO平衡組成隨溫度變化關(guān)系的曲線分別是a、d;
故答案為:a;d;相同溫度下,增大壓強反應(yīng)II向正方向移動,c(H2O)增大,使得反應(yīng)III向逆方向動,使得CO平衡組分降低;
②設(shè)起始時n(CO2)=5mol,則n(H2)=15mol,根據(jù)圖象,當(dāng)CH4和CO平衡組成為40%時,則CO2平衡組成為20%,所以△n(CO)=5mol×40%=2mol,△n(CH4)=5mol×40%=2mol,則
反應(yīng)ii: ,
反應(yīng)iii:
平衡時:n(CO2)=(522)mol=1mol,n(H2)=(1582)mol=5mol,n(CO)=2mol,n(H2O)=(4+2)mol=6mol,平衡常數(shù);
故答案為:2.4。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】硫酸鈉-過氧化氫加合物(xNa2SO4 ·yH2O2·zH2O)的組成可通過下列實驗測定:
①準確稱取1.77g樣品,配制成100.00mL溶液A。
②準確量取25.00mL溶液A,加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液至沉淀完全,過濾、洗滌、干燥至恒重,得到白色固體0.0025mol。
③準確量取25.00mL溶液A,加入適量的稀硫酸酸化后,用0.02mol·L-1 KMnO4溶液滴定至終點(KMnO4只與加合物中的H2O2發(fā)生反應(yīng)),消耗KMnO4溶液25.00mL。回答下列問題:
(1)在步驟①中,所需玻璃儀器除了燒杯外還需要________________;
(2)在步驟①中,下列操作會使所配溶液濃度偏低的是_______(填字母);
A.在溶解過程中有少量液體濺出燒杯外
B.定容時仰視儀器上的刻度線
C.定容后震蕩搖勻靜置,發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線,于是又加入少量水至刻度線
D.配制前容量瓶中有少量水
(3)③中的KMnO4溶液置于_______(“酸式”或“堿式”)滴定管中,滴定終點的現(xiàn)象是____________________,寫出滴定中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式_______________;
(4)通過計算確定樣品的組成為___________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】常溫下,在20.00 mL 0.1000 mol·L-1 NH3·H2O溶液中逐滴滴加0.1000 mol·L-1 HCl溶液,溶液pH隨滴入HCl溶液體積的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是
A. ①溶液:c(Cl-)>c(NH)>c(OH-)>c(H+)
B. ②溶液:c(NH)=c(Cl-)>c(OH-)=c(H+)
C. ①、②、③三點所示的溶液中水的電離程度②>③>①
D. 滴定過程中不可能出現(xiàn):c(NH3·H2O)>c(NH)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】科學(xué)家研制出一種高性能水系酸堿雙液鋅一溴二次電池,其總反應(yīng)為:Zn+2OH-+Br3-ZnO+H2O+3Br-,中間的雙極性膜(BPM)能隔開酸堿雙液且能允許K+通過,如圖所示。下列說法正確的是( )
A.放電時,K+向石墨電極遷移
B.放電時,鋅電極的電勢高于石墨電極
C.充電時,陰極室的pH減小
D.充電時,石墨電極發(fā)生反應(yīng):Br3--2e-=3Br-
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某學(xué)生用如圖裝置進行CO和CO2混合氣體的分離和干燥。其中a為彈簧夾(控制氣體通過),b為分液漏斗的活塞(該活塞作用是用于控制分液漏斗內(nèi)液體的流出與否)。
(1)從氫氧化鈉、稀硫酸、濃硫酸幾種物質(zhì)中選擇合適的物質(zhì)填入下列空格中,便可達到實驗?zāi)康,甲瓶?nèi)盛________溶液,乙瓶內(nèi)盛________溶液,分液漏斗內(nèi)盛________溶液。
(2)實驗時先分離出CO,方法是先關(guān)閉___(填a或b,下同),打開___,寫出此時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:____。
(3)分離完CO后,再收集CO2,方法是先關(guān)閉____,再打開____,寫出此時產(chǎn)生CO2反應(yīng)的離子方程式:__。
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【題目】設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是( )
A. 常溫常壓下,15g甲基(-CH3)所含的電子數(shù)為10NA
B. 常溫常壓,11.2L氦氣中含有的原子數(shù)為0.5NA
C. 標準狀況下,4.48L重水(D2O)中含有的中子數(shù)為2NA
D. 常溫常壓下,23gNO2和N2O4的混合物中含有NA個氧原子
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次遞增,其中Y與Z同主族。X與Y、Z與W均可形成如圖所示的分子結(jié)構(gòu),且Z與W形成的分子中所有原子最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。下列說法中正確的是( )
A.離子半徑:W>Z>Y>X
B.ZY2和WY2都可以使品紅溶液褪色但褪色原理不同
C.氧化物對應(yīng)的水化物的酸性:W>Z
D.X2Y2,Z2W2均含有非極性共價鍵且各原子都滿足8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氮的化合物是造成大氣污染的主要物質(zhì)。研究氮的化合物的反應(yīng)機理對于消除環(huán)境污染有重要意義。
(1)NO在空氣中存在如下反應(yīng):2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H,上述反應(yīng)分兩步完成,其反應(yīng)歷程如圖所示:回答下列問題:
①寫出反應(yīng)I的熱化學(xué)方程式___。
②對于總反應(yīng):2NO(g)+O2(g)2NO2(g),對該反應(yīng)體系升高溫度發(fā)現(xiàn)總反應(yīng)速率反而變慢,其原因可能是__(反應(yīng)未使用催化劑)。
(2)用焦炭還原NO2的反應(yīng)為2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒溫條件下,1molNO2和足量C發(fā)生該反應(yīng),測得平衡時NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示:
①A、B兩點的濃度平衡常數(shù)關(guān)系:Kc(A)___Kc(B)(填“<”“>”或“=”)
②A、B、C三點中NO2的轉(zhuǎn)化率最低的是___(填“A”“B”或“C”)點。
③計算C點時該反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)Kp(C)=___(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計算)
(3)電化學(xué)氣敏傳感器可以監(jiān)測空氣環(huán)境中NH3的含量,原理如圖所示。負極的電極反應(yīng)為___,假設(shè)有16.8L(標準狀況)的氨氣進入傳感器參與反應(yīng),另一極需要通入標準狀況下O2的體積為___。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】2017年中國科學(xué)家合成了一種高能量密度材料,該成果發(fā)表在《Nature》上,合成該材料所需主要原料為草酰二肼(結(jié)構(gòu)如圖)。下列有關(guān)草酰二肼的說法不正確的是
A. 具有堿性
B. 完全水解可得3種化合物
C. 含有的官能團也存在于蛋白質(zhì)分子中
D. 與聯(lián)二脲()互為同分異構(gòu)體
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