【題目】中共十九大報告指出,加快水污染防治、實施流域環(huán)境和近岸海域綜合治理、環(huán)境污染的治理是化學(xué)工作者研究的重要課題,也是踐行“綠水青山就是金山銀山”的重要舉措。請回答下列問題:
科學(xué)研究表明,當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的化石燃料到本世紀中葉將枯竭,解決此危機的有效途徑之一便是實現(xiàn)燃料和燃燒產(chǎn)物之間的良性循環(huán)(如圖甲所示):
(1)一種常用的方法是在230℃、有催化劑條件下將CO2和H2,轉(zhuǎn)化為甲醇蒸汽和水蒸氣。圖乙是生成1molCH3OH時的能量變化示意圖。已知破壞1mol不同共價鍵的能量(kJ) 分別如下表:
C-H | C-O | C=O | H-H | H-O |
413.4 | 351 | 745 | 436 | 462.8 |
①結(jié)合上表數(shù)據(jù),試寫出生成CH3OH的熱化學(xué)反應(yīng)方程式:____________________。
②已知E2=189.8kJ·mol-1,則E1=_______。
(2)將不同量的CO(g) 和H2O(g) 分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中進行如下反應(yīng): CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 得到如下表所示三組數(shù)據(jù):
實驗 | 溫度/℃ | 起始量 | 達到平衡 | |||
CO/mol | H2O/mol | H2/mol | CO轉(zhuǎn)化率 | 所需時間/min | ||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 6 | |
2 | 900 | 3 | 2 | 3 | ||
3 | 900 |
①該反應(yīng)的△H_______0 (填“<”或“>”)。
②實驗2條件下的平衡常數(shù)K=_______。
③實驗3中,若起始時在容器中加入CO、H2O、CO2、H 2各1mol,則此時v正_______v逆 (填“<”“>”或“=”)。
(3)合成甲醇時所需的CO2 可以利用Na2CO3溶液從工業(yè)廢氣(主要含CO2) 中捕捉,其原理如圖:
現(xiàn)向100mL 0.1mol/L Na2CO3溶液中通入112mL (已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況) CO2,假設(shè)溶液中沒有晶體析出,試回答下列問題:
①該工業(yè)廢氣處理過程中“靜電除塵裝置”利用了______________________________的原理。
②用離子方程式解釋Na2CO3溶液呈堿性的原因:_____________________。
③反應(yīng)后所得溶液中的各離子濃度由大到小的順序是______________________________。
【答案】 CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O△H=-181.6kJ/mol 8.2kJ/mol < < 膠體離子帶電性(或膠體的電泳現(xiàn)象) CO32-+H2OHCO3-+OH- c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
【解析】(1)①反應(yīng)熱等于反應(yīng)物總鍵能減去生成物的總鍵能,而二氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇的反應(yīng)方程式為:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g),可知該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=(2×745+3×436-2×462.8-3×413.4-351-462.8)kJmol-1=-181.6kJmol-1,故答案為:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O△H=-181.6kJ/mol;
②由圖可知:△H=E1-E2,所以E1=E2+△H=189.8kJ·mol-1-181.6kJmol-1=8.2kJmol-1,故答案為:8.2kJ/mol;
(2)①650℃根據(jù)方程式可知
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始量(mol) 4 2 0 0
轉(zhuǎn)化量(mol)1.6 1.6 1.6 1.6
平衡量(mol)2.4 0.4 1.6 1.6
因為兩的計量數(shù)相等,所以反應(yīng)前后體積不變,可以用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù),則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K==;
900℃根據(jù)方程式可知
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始量(mol)3 2 0 0
轉(zhuǎn)化量(mol)1 11 1
平衡量(mol)21 1 1
此時平衡常數(shù)K==,而>,這說明升高溫度平衡常數(shù)減小,因此升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進行,即正反應(yīng)是放熱反應(yīng),則該反應(yīng)的△H<0,故答案為:<;
②根據(jù)①的分析可知實驗2條件下的平衡常數(shù)K=,故答案為: ;
③實驗3中,此時Qc==1>K,反應(yīng)逆向進行,此時v正<v逆,故答案為:<;
(3)①膠體離子帶有電性,在電場中能夠定向移動,故答案為:膠體離子帶電性(或膠體的電泳現(xiàn)象);
②Na2CO3溶液水解生成氫氧化鈉,溶液呈堿性,離子方程式為CO32-+H2OHCO3-+OH-,故答案為:CO32-+H2OHCO3-+OH-;
(3)①將100mL0.1mol/LNa2CO3的溶液溶質(zhì)的物質(zhì)的量為:0.1L×0.1mol/L=0.01mol,112mLCO2的物質(zhì)的量為:0.005mol,發(fā)生反應(yīng)Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3,二者反應(yīng)碳酸鈉過量為0.005mol,同時生成0.01mol的NaHCO3,碳酸根離子的水解程度大于碳酸氫根離子,所以離子濃度大小為:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)故答案為:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】資料表明:赤熱銅能與NO2反應(yīng)。某小組設(shè)計了如下實驗裝置進行探究,探究固體產(chǎn)物的成分,氣體產(chǎn)物是N2還是NO。
已知:酸性KMnO4溶液能氧化NO生成NO3ˉ;
NO和FeSO4溶液反應(yīng):NO+FeSO4=[Fe(NO)]SO4(棕色);
Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
請回答下列問題:
(1)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。
(2)檢查裝置氣密性,裝好藥品,然后實驗的正確操作順序是____________
①關(guān)閉K1,打開K2 ②打開分液漏斗活塞
③打開K1,關(guān)閉K2 ④點燃C處酒精燈
(3)實驗過程中,D裝置中的現(xiàn)象是____________,能否根據(jù)D裝置中的現(xiàn)象確認C中有無NO生成? ______,理由是________________________。
(4)E裝置的作用是____________。
(5)當(dāng)銅粉完全反應(yīng)后,實驗小組對反應(yīng)后的固體成分提出以下猜想:①只有CuO;②只有Cu2O;有同學(xué)認為可通過簡單的定性實驗即可判斷猜想①是否成立,其實驗方法是_____________________。
(6)實驗中E裝置自始至終未顯棕色,小組最后通過定量實驗得到如下數(shù)據(jù)。
C裝置質(zhì)量 | F裝置氣體的體積(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況) | ||
玻管質(zhì)量 | Cu質(zhì)量 | 反應(yīng)后(玻管+生成物) | |
mg | 1.92g | (m+2.24)g | 112mL |
據(jù)此寫出實驗時實際發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在濃鹽酸中H3AsO3與SnCl2反應(yīng):SnCl2+H3AsO3+HCl(濃)→As+SnCl4+M,則正確的組合是( )
①H3AsO3被還原;②還原性:Cl->As;③M為電解質(zhì);④SnCl4是氧化產(chǎn)物;⑤每生成7.5gAs,還原劑失去的電子為0.3mol
A. ①③④⑤ B. ①④⑤ C. ①②③④ D. ①②③④⑤
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)用NaHCO3和KHCO3組成的固體混合物進行實驗,測得實驗數(shù)據(jù)(鹽酸的物質(zhì)的量濃度相等)如表所示,下列說法不正確的是 ( )
鹽酸/mL | 50 | 50 | 50 |
固體混合物質(zhì)量/g | 9.2 | 15.7 | 27.6 |
標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2體積/L | 2.24 | 3.36 | 3.36 |
A. 鹽酸的物質(zhì)的量濃度為3.0 mol·L-1 B. 根據(jù)表中數(shù)據(jù)能計算出混合物中NaHCO3的質(zhì)量分數(shù)
C. 加入9.2g固體混合物時鹽酸過量 D. 15.7g固體混合物恰好與鹽酸完全反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在373 K時,把0.5 mol N2O4通入體積為5 L的恒容真空密閉容器中,立即出現(xiàn)紅棕色氣體。反應(yīng)進行到2 s時,NO2的濃度為0.02 mol·L-1。在60 s時,體系達到平衡狀態(tài),此時容器內(nèi)的壓強為開始時的1.6倍。下列說法錯誤的是( )
A. 前2 s以N2O4的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為0.005 mol·L-1·s-1
B. 在2 s時體系內(nèi)的壓強為開始時的1.1倍
C. 平衡時體系內(nèi)含N2O4 0.2 mol
D. 平衡時,N2O4的轉(zhuǎn)化率為40%
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】碳、氧、氮、鎂、鉻、鐵、銅是幾種重要的元素,請回答下列問題:
(1)在第二周期的元素中,第一電離能介于B與N之間的元素有_________種。
(2)查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)MgO的熔點比CuO的熔點高得多,其原因是____________________。
(3)Fe與CO能形成一種重要的催化劑Fe(CO)5,該分子中σ鍵與π鍵個數(shù)比為______________。請寫出一個與CO互為等電子體的離子:____________________。
(4)金屬鉻是一種銀白色,極硬,耐腐蝕的金屬,鉻的化合物種類繁多,如:Cr2(SO4)3、K2Cr2O7以及配離子[Cr(H2O)3(NH3)3]3+。
①K2Cr2O7具有很強的氧化性,能直接將CH3CH2OH氧化成CH3COOH,試寫出基態(tài)鉻原子的價層電子排布式:_______________;CH3COOH分子中碳原子的雜化類型為_________________;乙醇和丙烷相對分子質(zhì)量相近,但乙醇的熔、沸點比丙烷高很多,試解釋其主要原因:____________________________________。
②該配離子[Cr(H2O)3(NH3)3]3+中,中心離子的配位數(shù)為_______,NH3的VSEPR模型為_______。
③圖為Cu-Cr形成的一種合金的晶胞(假設(shè)晶體中原子之間彼此相切),單獨屬于該晶胞的Cu原子共有三個,其原子坐標(biāo)可分別表示為:(,0,0)、(0, ,0)、_______;已知晶胞中Cr和Cu原子間的最近距離為apm,則該晶體的密度為_______g·cm-3(用含a的代數(shù)式表示,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】完成下列計算:
(1)某無土栽培用的營養(yǎng)液,要求KCl、K2SO4和NH4Cl三種固體原料的物質(zhì)的量之比為1:4:8。若配制該營養(yǎng)液,取428gNH4Cl,則需KCl的質(zhì)量為________g。
(2)在K2SO4和Al2(SO4)3的混合溶液中,測得Al3+的濃度為0.2molL﹣1,加入等體積0.6molL﹣1的BaCl2溶液恰好使SO42-完全沉淀,則混合溶液中K+的濃度為_____molL﹣1。
(3)某固態(tài)化合物X受熱分解的反應(yīng)為:X=A↑+B↑+C↑,在一定的溫度和壓強下測得反應(yīng)生成的混合氣體對氫氣的相對密度為15,則X的摩爾質(zhì)量是___________。
(4)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,將V L A氣體(摩爾質(zhì)量為M molL﹣1)溶于0.1L水(密度1g/cm3)中,所得溶液的密度為dg/mL,則此溶液的物質(zhì)的量濃度為____________molL﹣1。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】中學(xué)化學(xué)中的一些常見物質(zhì)有下圖轉(zhuǎn)化關(guān)系(部分產(chǎn)物未給出)。其中A的焰色呈黃色,D常溫下為黃綠色氣體,反應(yīng)③為侯氏制堿法反應(yīng)原理之一,E是常見的金屬。
回答下列問題。
(1)F的電子式為 。
(2)G的化學(xué)式為 。
(3)寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式 。
(4)寫出反應(yīng)②的離子方程式 。
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