【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CH4與CO2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:
CH4與CO2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“=”)。
II.CO2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H2和CO2,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CH4、CO2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)CH4與CO2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-E1>E5-E2,所以E5+E1<E4+E2;
II.(4)△H1<0,△H3<0,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,△H2>0,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H2O,Y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△H1<0而△H2>0,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;
②A.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)i和iii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。
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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 |
Ⅰ | ① | 氧化性:Cu2+>Fe2+ |
Ⅱ | 溶液變藍(lán)色 | ② |
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______________________________。
(3)Cu、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】將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:
①用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
③用B表示的平均反應(yīng)速率為0.15mol/(L·s)
④2s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、Ir2O3、OsO2,還含有CuO和SiO2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300~800 ℃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), NH4Cl與Na2OsO4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、CuO和SiO2!皦A熔”時(shí),Ir與Na2O2反應(yīng)生成IrO2·nNa2O和O2,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、H2CO3、H2SO3的電離常數(shù)如表所示。
酸 | 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_____。
②NaHSO3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:
①NH4Cl ② NH4HCO3 ③(NH4)2SO4 ④NH4HSO4 ⑤(NH4)2Fe(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____。
A.10 mL0.1mol/L氨水與10mL0.1mol/L鹽酸混合:c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)
B.10 mL0.1mol/LNH4Cl溶液與5mL0.2mol/LNaOH溶液混合:c(Na+)=c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
C.10mL0.1mol/LCH3COOH溶液與5mL0.2 mol/LNaOH溶液混合:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
D.10mL0.5mol/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(SO
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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:B、D、E、F均能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。
回答下列問題:
(1)A的化學(xué)名稱__________________。
(2)由A生成C的反應(yīng)類型為__________________。
(3)B、G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式依次為__________________、__________________。
(4)D生成E的化學(xué)方程式為______________________________________________________。
(5)H中含氧官能團(tuán)名稱為_________________。
(6)芳香化合物X是C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
(7)2-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跟可以發(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2:3
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 以 C≡O(shè) 鍵構(gòu)成):
化學(xué)鍵 | C≡O(shè) | N≡N | C=O |
E/(kJ·mol-1) | 1076 | 945 | 745 |
① 由以上數(shù)據(jù)可求得 NO 的鍵能為________________kJ·mol-1。
② 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 和 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____________ (填“a”或“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 與 NOx 反應(yīng)生成 N2。
① NH3 與 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)。
② 將一定比例的 O2、NH3 和 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:
在 50~250 ℃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為_______。
(4)寫出反應(yīng)⑤的化學(xué)方程式:_______。
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