“低碳循環(huán)”引起各國(guó)的高度重視,而如何降低大氣中CO2的含量及有效地開(kāi)發(fā)利用CO2,引起了全世界的普遍重視。所以“低碳經(jīng)濟(jì)”正成為科學(xué)家研究的主要課題。
(1)寫(xiě)出CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O的熱化學(xué)方程式 。
已知: ① CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH=-41kJ·mol-1
② C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH=-73kJ·mol-1
③ 2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH=-171kJ·mol-1
(2)將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為:2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g)。已知一定條件下,該反應(yīng)中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、投料比[n(H2) / n(CO2)]的變化曲線如下左圖:
①在其他條件不變時(shí),請(qǐng)?jiān)谏蠄D中畫(huà)出平衡時(shí)CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)隨投料比[n(H2) / n(CO2)]變化的曲線圖。
②某溫度下,將2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),改變壓強(qiáng)和溫度,平衡體系中CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化情況如圖所示,關(guān)于溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系判斷正確的是 ;
A. P3>P2,T3>T2 B. P1>P3,T1>T3 C. P2>P4,T4>T2 D. P1>P4,T2>T3
③在恒容密閉容器里按體積比為1:3充入二氧化碳和氫 氣,一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)改變反應(yīng)的某一個(gè)條件后,下列變化能說(shuō)明平衡一定向逆反應(yīng)方向移動(dòng)的是 ;
A. 正反應(yīng)速率先增大后減小
B. 逆反應(yīng)速率先增大后減小
C. 化學(xué)平衡常數(shù)K值增大
D. 反應(yīng)物的體積百分含量增大
E. 混合氣體的密度減小
F. 氫氣的轉(zhuǎn)化率減小
(3)最近科學(xué)家再次提出“綠色化學(xué)”構(gòu)想:把空氣吹入碳酸鉀溶液,然后再把CO2從溶液中提取出來(lái),經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后使空氣中的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕剂霞状。甲醇可制作燃料電池,?xiě)出以稀硫酸為電解質(zhì)甲醇燃料電池負(fù)極反應(yīng)式__ 。以此燃料電池作為外接電源按圖所示電解硫酸銅溶液,如果起始時(shí)盛有1000mL pH=5的硫酸銅溶液(25℃,CuSO4足量),一段時(shí)間后溶液的pH變?yōu)?,此時(shí)可觀察到的現(xiàn)象是 ;若要使溶液恢復(fù)到起始濃度(溫度不變,忽略溶液體積的變化),可向溶液中加入 (填物質(zhì)名稱),其質(zhì)量約為 g。
(1)CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-162kJ·mol-1 (2分)
(2) ①畫(huà)圖(見(jiàn)圖)(2分)
②BD (2分) ③ B (2分)
(3)CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+ (2分)石墨電極表面有氣泡產(chǎn)生,鐵電極上附著一層紅色物質(zhì),溶液顏色變淺(3分,按3個(gè)現(xiàn)象給分),氧化銅(或碳酸銅)(1分),4g(或6.2g)(1分)
解析試題分析:(1)已知:① CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH=-41kJ·mol-1、② C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH=-73kJ·mol-1、③ 2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH=-171kJ·mol-1,則根據(jù)蓋斯定律可知,③-①×2+②即得到CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O的熱化學(xué)方程式O2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-162kJ·mol-1。
(2)①根據(jù)圖像可知CO2的平衡轉(zhuǎn)化率在溫度一定的條件下隨投料比的增大而增大。根據(jù)方程式可知投料比=3時(shí)生成物的含量最高,所以雖然CO2的平衡轉(zhuǎn)化率在溫度一定的條件下隨投料比的增大而增大,但二甲醚的體積分?jǐn)?shù)只有在投料比=3時(shí)最大,所以圖像可以表示為見(jiàn)答案。
②對(duì)于反應(yīng):2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g),增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),則二甲醚的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越大;升高溫度二氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低,說(shuō)明正方應(yīng)是放熱反應(yīng),即升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),二甲醚的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越小,所以P1>P2>P3>P4,T1>T2>T3>T4,答案選BD。
③A.正反應(yīng)速率先增大后減小,說(shuō)明反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),A不正確;B. 逆反應(yīng)速率先增大后減小,說(shuō)明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng),B正確;C.化學(xué)平衡常數(shù)K值增大說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),C不正確;D. 反應(yīng)物的體積百分含量增大說(shuō)明反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),D不正確;E. 密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值,在反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量和容積始終是不變的,因此混合氣體的密度始終不變,E不正確; F. 氫氣的轉(zhuǎn)化率減小,但平衡不一定向逆反應(yīng)方向移動(dòng),例如通入氫氣,氫氣的轉(zhuǎn)化率也較低,F(xiàn)不正確,答案選B。
(3)原電池中負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),則以稀硫酸為電解質(zhì)甲醇燃料電池中甲醇在負(fù)極通入,負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+;根據(jù)裝置圖可知,石墨是陽(yáng)極,溶液中的OH-放電放出氧氣。鐵是正極,溶液中的銅離子放電析出銅,所以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是石墨電極表面有氣泡產(chǎn)生,鐵電極上附著一層紅色物質(zhì),溶液顏色變淺;電解產(chǎn)物是氧氣、銅和稀硫酸,所以若要使溶液恢復(fù)到起始濃度(溫度不變,忽略溶液體積的變化),可向溶液中加入氧化銅或碳酸銅。溶液中氫離子的物質(zhì)的量是0.1mol/L×1L=0.1mol,則根據(jù)方程式2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑可知,需要氧化銅的物質(zhì)的量是0.1mol÷2=0.05mol,質(zhì)量是0.05mol×80g/mol=4.0g。而碳酸銅的質(zhì)量則是0.05mol×124/mol=6.2g。
考點(diǎn):考查熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的判斷、電化學(xué)原理的應(yīng)用與計(jì)算
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
已知各破壞1 mol N≡N鍵、H—H鍵和N—H鍵分別需要吸收的能量為946 kJ、436 kJ、391 kJ。計(jì)算1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全轉(zhuǎn)化為NH3(g)的能量變化理論值為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
閱讀以下信息,回答問(wèn)題:
(1)已知NO2、N2O4的結(jié)構(gòu)式分別為、, NO2中氮氧鍵的鍵能為466 kJ·mol-1,N2O4中N-N鍵鍵能為167 kJ·mol-1,氮氧鍵的鍵能為438.5 kJ·mol-1,寫(xiě)出N2O4轉(zhuǎn)化為NO2的熱化學(xué)方程式 ;
(2)某種高能充電電池使用吸收H2后的儲(chǔ)氫合金(用MH表示)作電池負(fù)極材料,NiO(OH)作正極材料,KOH溶液為電解質(zhì)溶液,負(fù)極的電極反應(yīng)為:MH+OH--e-= M+H2O,電池充放電時(shí)的總反應(yīng)為:Ni(OH)2+M NiO(OH)+MH
① 電池放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為 ;
② 充電完成時(shí)Ni(OH)2全部轉(zhuǎn)化為NiO(OH),若繼續(xù)充電將在一個(gè)電極產(chǎn)生O2,同時(shí)擴(kuò)散到另一個(gè)電極發(fā)生電極反應(yīng)被消耗,此時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、硫、氯、碘等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義.
(1)硫酸生產(chǎn)中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),混合體系中SO3的百分含量和溫度的關(guān)系如下圖1所示(曲線上任何一點(diǎn)都表示平衡狀態(tài)).根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題:
①恒溫、恒壓條件下,反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)達(dá)平衡,向體系中通入氦氣,平衡 移動(dòng)(填“向左”、“向右”或“不”);
②若溫度為T(mén)1、T2,反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2,則K1 K2(填“>”、“<”或“=”,下同);若反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D時(shí),v正 v逆(填“>”、“<”或“=”,下同)。
(2)氮是地球上含量豐富的一種元素,氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用.
①上圖2是一定的溫度和壓強(qiáng)下是N2和H2反應(yīng)生成1molNH3過(guò)程中能量變化示意圖,請(qǐng)寫(xiě)出工業(yè)合成氨的熱化學(xué)反應(yīng)方程式: .
(△H的數(shù)值用含字母a、b的代數(shù)式表示)
②氨氣溶于水得到氨水.在25℃下,將a mol?L-1的氨水與b mol?L-1的鹽酸等體積混合,反應(yīng)后溶液恰好顯中性,用含a和b的代數(shù)式表示出氨水的電離平衡常數(shù)表達(dá)式 。
(3)已知25°C時(shí)Ksp[AgCl]=1.6×10-10mol2?L-2,Ksp[AgI]=1.5×10-16mol2?L-2),在25℃下,向0.1L0.002mol?L-1的NaCl溶液中逐滴加入0.1L0.002mol?L-1硝酸銀溶液,有白色沉淀生成.從沉淀溶解平衡的角度解釋產(chǎn)生沉淀的原因是 ,向反應(yīng)后的濁液中,繼續(xù)加入0.1L0.002mol?L-1的NaI 溶液,看到的現(xiàn)象是 ,產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是(用離子方程式表示) 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
2013年初,霧霾天氣多次肆虐我國(guó)中東部地區(qū)。其中,汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。
(1)汽車尾氣凈化的主要原理為:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí),c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線,如圖所示。
據(jù)此判斷:
①該反應(yīng)的ΔH 0(填“>”或“<”)。
②在T2溫度下,0~2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)= 。
③當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí),增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。若催化劑的表面積S1>S2,在上圖中畫(huà)出c(CO2)在T1、S2條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線。
④若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行,下列示意圖正確且能說(shuō)明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是 (填代號(hào))。
(2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。
①煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物,用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如:
CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1="-867" kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g) ΔH2="-56.9" kJ/mol
寫(xiě)出CH4(g)催化還原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式: 。
②將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用,可達(dá)到低碳排放的目的。如圖是通過(guò)人工光合作用,以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。催化劑b表面發(fā)生的電極反應(yīng)式為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
為了提高資源利用率,減少環(huán)境污染,化工集團(tuán)將鈦廠、氯堿廠和甲醇廠組成產(chǎn)業(yè)鏈,如圖所示。
請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白。
(1)鈦鐵礦進(jìn)入氯化爐前通常采取洗滌、粉碎、烘干、預(yù)熱等物理方法處理,請(qǐng)從原理上解釋粉碎的作用:_______________________________________
已知氯化爐中氯氣和焦炭的理論用料物質(zhì)的量之比為7∶6,則氯化爐中還原劑的化學(xué)式是___________________________。
(2)已知:①M(fèi)g(s)+Cl2(g)=MgCl2(s)ΔH=-641 kJ/mol
②2Mg(s)+TiCl4(s)= 2MgCl(s)+Ti(s)ΔH=-512 kJ/mol
則Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s) ΔH=________。
(3)氬氣通入還原爐中并不參與反應(yīng),通入氬氣的作用是___________________________
(4)以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料,石墨為電極可構(gòu)成燃料電池。已知該燃料電池的總反應(yīng)式為2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32—+6H2O,該電池中正極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________________。
工作一段時(shí)間后,測(cè)得溶液的pH________(填“減小”、“增大”或“不變”)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
2013年初,霧霾天氣多次肆虐我國(guó)中東部地區(qū)。其中,汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。
(1)汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)。在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí),c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線如圖所示。
據(jù)此判斷:
①該反應(yīng)的ΔH________0(填“>”或“<”)
②在T2溫度下,0~2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=______________________。
③當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí),增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。若催化劑的表面積S1>S2,在上圖中畫(huà)出c(CO2)在T1、S2條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線。
④若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行,下列示意圖正確且能說(shuō)明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填代號(hào))。
(2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。
①煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物,用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-867 kJ/mol
2NO2(g)??N2O4(g) ΔH2=-56.9 kJ/mol
寫(xiě)出CH4(g)催化還原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式:________________________________________________________________________。
②將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用,可達(dá)到低碳排放的
目的。如圖是通過(guò)人工光合作用,以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。催化劑b表面發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________。
③常溫下,0.1 mol·L-1的HCOONa溶液pH為10,則HCOOH的電離常數(shù)Ka=________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
開(kāi)發(fā)使用清潔能源,發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”正成為科學(xué)家研究的主要課題。氫氣、甲醇是優(yōu)質(zhì)的清潔燃料,可制作燃料電池。
(1)甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化法制H2的主要轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下:
CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g) △H=+206.2 kJ·mol-1
CH4(g) + 2H2O(g)CO2(g) + 4H2(g) △H=+165.0 kJ·mol-1
上述反應(yīng)所得原料氣中的CO能使合成氨的催化劑中毒,必須除去。工業(yè)上常采用催化劑存在下CO與水蒸氣反應(yīng)生成易除去的CO2,同時(shí)可制得等體積的氫氣的方法。此反應(yīng)稱為一氧化碳變換反應(yīng),該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 。
(2)生產(chǎn)甲醇的原料CO和H2來(lái)源于:CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH>0
①一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖a。則A、B、C三點(diǎn)處對(duì)應(yīng)平衡常數(shù)(KA、KB、KC)的大小關(guān)系為_(kāi)__________。(填“<”、“>”、“="”" );
②100℃時(shí),將1 mol CH4和2 mol H2O通入容積為1 L的定容密封容器中,發(fā)生反應(yīng),能說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________
a.容器內(nèi)氣體密度恒定
b.單位時(shí)間內(nèi)消耗0.1 mol CH4同時(shí)生成0.3 mol H2
c.容器的壓強(qiáng)恒定
d.3v正(CH4) = v逆(H2)
(3)25℃時(shí),在20mL0.1mol/L氫氟酸中加入VmL0.1mol/LNaOH溶液,測(cè)得混合溶液的pH變化曲線如圖所示,下列說(shuō)法正確的是_____。
A.pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中, 由水電離出的c(H+)相等
B.①點(diǎn)時(shí)pH=6,此時(shí)溶液中,c(F-)-c(Na+)=9.9×10-7mol/L
C.②點(diǎn)時(shí),溶液中的c(F-)=c(Na+)
D.③點(diǎn)時(shí)V=20mL,此時(shí)溶液中c(Na+)=0.1mol/L
(4)長(zhǎng)期以來(lái),一直認(rèn)為氟的含氧酸不存在。1971年美國(guó)科學(xué)家用氟氣通過(guò)細(xì)冰末時(shí)獲得HFO,其結(jié)構(gòu)式為H—O—F。HFO與水反應(yīng)得到HF和化合物A,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
(1)①根據(jù)下列圖示,寫(xiě)出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式___________________________。
②根據(jù)如圖所示情況,判斷下列說(shuō)法中正確的是________。
A.其熱化學(xué)方程式為:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=41 kJ·mol-1 |
B.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng) |
C.該反應(yīng)為放熱反應(yīng) |
D.當(dāng)H2O為液態(tài)時(shí),其反應(yīng)熱值小于41 kJ·mol-1 |
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