【題目】CO2是一種溫室氣體,對(duì)人類的生存環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響,維持大氣中CO2的平衡對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)有著重要意義。

I.可利用CH4CO2制備合成氣(CO、H2),在某一鋼性密閉容器中CH4、CO2的分壓分別為15kPa、20kPa,加入Ni/α-A12O3催化劑并加熱至1123K使其發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)

1)研究表明CO的生成速率,某時(shí)刻測(cè)得p(H2)=10kPa,則該時(shí)刻v(CH4)=___________k·Pas-1。

2)達(dá)到平衡后,測(cè)得CO的產(chǎn)率為50%,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_________

3)科學(xué)家提出制備“合成氣反應(yīng)歷程分兩步:

反應(yīng)①:CH4(g)=C(ads)+2H2(g)(慢反應(yīng))

反應(yīng)②:C(ads)+CO2(g)=2CO(g)(快反應(yīng))

上述反應(yīng)中C(ads)為吸附性活性炭,反應(yīng)歷程的能量變化如圖所示:

CH4CO2制備合成氣的熱化學(xué)方程式為__________________。能量變化圖中:E5+E1_________E4+E2(填“>”、“<”或“=”)。

IICO2催化加氫制甲醇5MPa時(shí),往某密閉容器中按投料比n(H2):n(CO2)=3:1充入H2CO2,發(fā)生以下反應(yīng):

i. ,

ii..

iii.

反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如右圖所示。

4)①體系中CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)受溫度的影響不大,原因是_______________________

②下列措施中,無(wú)法提高甲醇平衡產(chǎn)率的是________(填標(biāo)號(hào))。

A.加入適量CO B.增大壓強(qiáng)C.循環(huán)利用原料氣D.升高溫度

③如上圖X、Y分別代表_________、________(填化學(xué)式)。

III.利用銅基配合物1,10-phenanthroline-Cu催化劑電催化CO2還原制備碳基燃料(包括CO、烷烴和酸等)是減少CO2在大氣中累積和實(shí)現(xiàn)可再生能源有效利用的關(guān)鍵手段之,其裝置原理如圖所示。

5)①電池工作過程中,圖中Pt電極附近溶液的pH_______(填“變大”或“變小”),陰極的電極反應(yīng)式為________________

②每轉(zhuǎn)移2mol電子,陰極室溶液質(zhì)量增加______g

【答案】0.96 540(kPa)2 CH4(g) + CO2(g)2CO(g) + 2H2(g) △H=+(E3-E1) kJ·mol-1 溫度改變時(shí),反應(yīng)i和反應(yīng)ii平衡移動(dòng)方向相反 D CO CH3OH 變小 CO2+2H++2e-HCOOH 46

【解析】

I.(1)在某一鋼性密閉容器中CH4CO2的分壓分別為15kPa、20kPa,某時(shí)刻測(cè)得p(H2)=10kPa,則:

該時(shí)刻v(CO)=1.28×10-2p(CH4)p(CO2)=1.28×10-2×10×15=1.92,則v(CH4)=v(CO)=1.92×=0.96

(2)達(dá)到平衡后,測(cè)得CO的產(chǎn)率為50%,則CO的平衡分壓為15kPa;列三段式:

平衡常數(shù)Kp===540

(3)CH4CO2制備“合成氣”的化學(xué)方程式為CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g),由圖可知反應(yīng)的焓變△H=生成物的總內(nèi)能-反應(yīng)物的總內(nèi)能=(E3-E1)kJ/mol,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)△H=+(E3-E1)kJ/mol;兩步歷程中反應(yīng)①是慢反應(yīng),所以反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的活化能,即E4-E1E5-E2,所以E5+E1E4+E2;

II.(4)△H10,△H30,即生成甲醇的反應(yīng)均為放熱反應(yīng),所以溫度升高平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)應(yīng)減小,△H20,生成CO的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),所以隨溫度升高CO平衡時(shí)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)會(huì)變大,二者共同作用導(dǎo)致水蒸氣減小幅度小于甲醇,所以Z代表H2OY代表CH3OH,X代表CO

①依據(jù)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式可知,反應(yīng)i消耗CO2,反應(yīng)ii逆向產(chǎn)生CO2,最終體系內(nèi)CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與上述兩個(gè)反應(yīng)進(jìn)行的程度相關(guān)。由于△H10而△H20,根據(jù)勒夏特列原理,溫度改變時(shí),反應(yīng)i和反應(yīng)ii平衡移動(dòng)方向相反,且平衡移動(dòng)程度相近,導(dǎo)致體系內(nèi)CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)受溫度的影響不大;

A.加入適量CO,促使反應(yīng)iii平衡正向移動(dòng),產(chǎn)生更多的CH3OH,而反應(yīng)ii平衡逆向移動(dòng),又可減少CO2轉(zhuǎn)化為CO,使更多的CO2通過反應(yīng)i轉(zhuǎn)化為CH3OH,故CH3OH產(chǎn)率提高,故A正確;

B.增大壓強(qiáng),有利于反應(yīng)iiii的平衡正向移動(dòng),而對(duì)反應(yīng)ii無(wú)影響,故B正確;

C.循環(huán)利用原料氣能提高CO2的轉(zhuǎn)化率,使CH3OH的產(chǎn)率提高,故C正確;

D.由圖可知,升溫,CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)下降,產(chǎn)率降低,故D錯(cuò)誤;

故答案為D

③根據(jù)分析可知X代表CO,Y代表CH3OH;

III.石墨烯的表面CO2發(fā)生還原反應(yīng),說(shuō)明石墨烯為陰極,則b為電源的負(fù)極;

(5)①電池工作過程中,Pt電極為陽(yáng)極,發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+,則附近溶液的pH變小,陰極上發(fā)生還原反應(yīng)的電極反應(yīng)式為CO2+2H++2e-=HCOOH;

②每轉(zhuǎn)移2mol電子,由陰極電極反應(yīng)式CO2+2H++2e- =HCOOH可知,生成1molHCOOH,質(zhì)量為46g/mol×1mol=46g,即陰極室溶液質(zhì)量增加46g。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】為了探究Fe2、Cu2、Ag的氧化性強(qiáng)弱,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下圖所示。

回答下列問題:

1)寫出AgNO3的電離方程式__________________________

2)已知實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ的現(xiàn)象和結(jié)論如下表:

實(shí)驗(yàn)編號(hào)

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

氧化性:Cu2Fe2

溶液變藍(lán)色

①實(shí)驗(yàn)Ⅰ的現(xiàn)象是_____________________

②實(shí)驗(yàn)Ⅱ的結(jié)論是______________________________。

③寫出實(shí)驗(yàn)Ⅱ的離子方程式______________________________。

3Cu、Fe、CuSO4溶液、AgNO3溶液均能導(dǎo)電,其中屬于純凈物有_________種,CuSO4溶液、AgNO3溶液均能導(dǎo)電的原因是_____________________

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】3molA氣體和1.5molB氣體在3L的容器中混合并在一定條件發(fā)生如下反應(yīng): 2A(g)+B(g) 2C(g)。經(jīng)2s后測(cè)得C的濃度為0.3mol/L,則下列計(jì)算正確的是:

A表示的平均反應(yīng)速率為0.3mol/L·s) 

②2s時(shí)物質(zhì)A的濃度為0.7mol/L

B表示的平均反應(yīng)速率為0.15mol/L·s

2s時(shí)物質(zhì)B的轉(zhuǎn)化率為30

A.②④B.①④C.②③D.①③

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】銥(Ir)和鋨(Os)屬于鉑族金屬,與金、銀合稱貴重金屬,可以用于電氣、精密儀表、催化劑等領(lǐng)域。銥鋨礦的主要成分有Ir、Os、Ir2O3OsO2,還含有CuOSiO2等雜質(zhì),從銥鋨礦中提取銥(Ir)和鋨(Os)的流程如下:

已知:①高溫融合發(fā)生反應(yīng)的原理類似于鋁熱反應(yīng)。

②四氧化鋨(OsO4)的熔點(diǎn)為41℃,易揮發(fā)、有惡臭和劇毒。

③四氨合二氧氯化鋨([OsO2(NH3)4]Cl2)呈淺黃色,難溶于有機(jī)物,微溶于水,能水解。

回答下列問題:

1)“酸溶I”的目的是_____________________________________;酸溶I后溶渣的主要成分除Ir、Os外,還有_______ (填化學(xué)式)。

2)“氧化揮發(fā)”是將溶渣置于300800 ℃的管式爐內(nèi),通入空氣氧化。用NaOH溶液吸收OsO4生成Na2OsO4,該反應(yīng)的離子方程式為 __________________;當(dāng)吸收液質(zhì)量增加59.5 g時(shí),反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為 ______。

3)“沉鋨”時(shí), NH4ClNa2OsO4發(fā)生反應(yīng)Na2OsO4 + 4NH4Cl=[OsO2(NH3)4]Cl2↓ + 2NaCl + 2H2O,該過程中NH4Cl需過量,目的是_____________________________ ;生成的鋨鹽要立即過濾,濾餅要經(jīng)無(wú)水乙醇多次洗滌,用無(wú)水乙醇洗滌的原因是____

4)“殘?jiān)?/span>I”的主要成分為Ir、CuOSiO2!皦A熔”時(shí),IrNa2O2反應(yīng)生成IrO2·nNa2OO2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 _______________________。

5) “沉銅” 過程中,當(dāng)通入H2S 達(dá)到飽和時(shí)測(cè)得溶液的pH=1,此時(shí)溶液中c(Cu2+)為____。[已知:25 ℃下,H2S溶于水形成飽和溶液時(shí),c(H2S)=0.1mol/L;H2S的電離常數(shù);]

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】CH3COOH、H2CO3H2SO3的電離常數(shù)如表所示。

電離常數(shù)

CH3COOH

K=1.8×10-5

H2CO3

K1=4.3×10-7,K2=5.6×10-11

H2SO3

K1=1.54×10-2 K2=1.02×10-7

請(qǐng)回答下列問題:

1)①NaHSO3溶液中電荷守恒表達(dá)式_____。

NaHSO3溶液中各離子濃度大小順序:_____。

2)①用離子方程式表示Na2CO3溶液堿性的原因_____

②寫出Na2CO3溶液中物料守恒表達(dá)式______。

③寫出NaHCO3溶液中質(zhì)子守恒表達(dá)式______。

3)常溫下,物質(zhì)的量濃度相同的下列溶液:

NH4ClNH4HCO3 ③(NH42SO4NH4HSO4 ⑤(NH42Fe(SO4)2

溶液中c(NH4+)從大到小排列順序?yàn)?/span>____(填序號(hào))。

4)常溫下,物質(zhì)的量濃度均為0.1mol/L的六種溶液①NaOH、②NaCl、③Na2CO3、④H2SO3、⑤CH3COONa、⑥H2SO4,pH從大到小排列順序?yàn)?/span>____(填序號(hào))。

5)常溫時(shí),AlCl3的水溶液呈酸性,原因是(用離子方程式表示):____,將AlCl3溶液蒸干,灼燒,最后得到的固體產(chǎn)物主要是____(填化學(xué)式)。

6)證明CH3COOH是弱電解質(zhì)的簡(jiǎn)單且可行的方法是:_____。

7)下列混合溶液中,各離子濃度的大小順序或等量關(guān)系正確的是____。

A10 mL0.1mol/L氨水與10mL0.1mol/L鹽酸混合:c(Cl)>c(NH4+)>c(OH)>c(H)

B10 mL0.1mol/LNH4Cl溶液與5mL0.2mol/LNaOH溶液混合:c(Na)=c(Cl)>c(OH)>c(H)

C10mL0.1mol/LCH3COOH溶液與5mL0.2 mol/LNaOH溶液混合:c(Na)=c(CH3COO)>c(OH)>c(H)

D10mL0.5mol/L CH3COONa溶液與6mL1mol/L鹽酸混合:c(Cl)>c(Na)>c(OH)>c(H)

E.在NaHSO4溶液中,c(H)=c(OH)+c(SO42-)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】鹽酸厄洛替尼是一種治療肺癌的藥物,以芳香化合物A為原料,制備其中間體H的合成路線如下:

已知:BD、EF均能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。

回答下列問題:

1A的化學(xué)名稱__________________。

2)由A生成C的反應(yīng)類型為__________________

3B、G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式依次為____________________________________。

4D生成E的化學(xué)方程式為______________________________________________________。

5H中含氧官能團(tuán)名稱為_________________。

6)芳香化合物XC的同分異構(gòu)體,寫出滿足如下條件的X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:_______________。

①能發(fā)生水解反應(yīng);②能發(fā)生銀鏡反應(yīng);③核磁共振氫譜有四組峰,峰面積之比為3:2:2:1

72-氨基苯乙醚()可用作染料、香料、醫(yī)藥中間體。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)以苯酚和乙醇為起始原料制備2-氨基苯乙醚的合成路線____________________________(無(wú)機(jī)試劑任選)。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】在一定條件下,NO可以發(fā)生反應(yīng):,關(guān)于該反應(yīng)下列說(shuō)法中不正確的是()

A.既不是氧化產(chǎn)物也不是還原產(chǎn)物

B.該反應(yīng)中被氧化和被還原的氮元素的質(zhì)量比是23

C.若有完全反應(yīng),共轉(zhuǎn)移12mol電子

D.NO是氧化劑,是還原劑

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】綠水青山就是金山銀山,運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳、氮、硫的單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)對(duì)緩解環(huán)境污染、能源危機(jī)具有重要意義。

(1)CO 還原 NO 的反應(yīng)為 2CO(g)+ 2NO(g)2CO2 (g)+ N2 (g) H= -746kJmol-1。部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表(CO C≡O(shè) 鍵構(gòu)成)

化學(xué)鍵

C≡O(shè)

N≡N

CO

E/(kJ·mol-1)

1076

945

745

由以上數(shù)據(jù)可求得 NO 的鍵能為________________kJ·mol-1。

寫出兩條有利于提高 NO 平衡轉(zhuǎn)化率的措施______________。

(2)一定條件下,向某恒容密閉容器中充入 x mol CO2 y mol H2,發(fā)生的反應(yīng)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= 50 kJmol1

①圖中能表示該反應(yīng)的平衡常數(shù) K 與溫度 T 之間的變化關(guān)系曲線為____________ (“a”“b”),其判斷依據(jù)是________

②若 x=2、y=3,測(cè)得在相同時(shí)間內(nèi)不同溫度下 H2 的轉(zhuǎn)化率如圖所示,則在該時(shí)間段內(nèi), 恰好達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)與反應(yīng)開始時(shí)的壓強(qiáng)之比為________。

(3)在有氧條件下,新型催化劑 M 能催化 NH3 NOx 反應(yīng)生成 N2。

NH3 NO2 生成 N2 的反應(yīng)中,當(dāng)生成 28g N2 時(shí),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為_______________mol(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

將一定比例的 O2、NH3 NOx 的混合氣體,勻速通入裝有催化劑 M 的反應(yīng)器中反應(yīng)(裝置如圖)。

反應(yīng)相同時(shí)間 NOx 的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖所示:

50250 ℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,NOx 的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是_______________;當(dāng)反應(yīng)溫度高于 380 ℃時(shí),NOx 的去除率迅速下降的原因可能是_________。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】氫化阿托醛是一種重要的化工原料,其合成路線如圖:

已知:HBr+CH3-CH=CH2

請(qǐng)根據(jù)上述合成路線,回答下列問題:

1)一定條件下,1 mol氫化阿托醛最多可跟___mol氫氣加成。

2)②的反應(yīng)類型是_______。寫出它的化學(xué)方程式:______

3)④中所用試劑X_______。

4)寫出反應(yīng)⑤的化學(xué)方程式:_______

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