CO2是生活中常見的化合物之一,隨著世界工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展、人口的劇增,全球能源緊張及世界氣候面臨越來越嚴重的問題,人類對CO2的性質(zhì)研究和綜合利用日益重視。
Ⅰ.在催化劑作用下,可由甲醇和CO2直接合成碳酸二甲酯(DMC):CO2 + 2CH3OH → CO(OCH3)2 + H2O,但甲醇轉(zhuǎn)化率通常不會超過1%,這是制約該反應(yīng)走向工業(yè)化的主要原因。某研究小組在其他條件不變的情況下,通過研究溫度、反應(yīng)時間、催化劑用量分別對轉(zhuǎn)化數(shù)(TON)的影響來評價催化劑的催化效果。計算公式為:TON=轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量/催化劑的物質(zhì)的量。
(1)根據(jù)反應(yīng)溫度對TON的影響圖(相同時間內(nèi)測定),判斷該反應(yīng)的焓變△H________0(填“>”、“=”或“<”),理由是____________________________________。

(2)根據(jù)反應(yīng)時間對TON的影響圖(上圖),已知溶液總體積10mL,反應(yīng)起始時甲醇0.25mol,催化劑0.6×10—5 mol,計算該溫度下,4~7 h內(nèi)DMC的平均反應(yīng)速率:________。
(3)根據(jù)該研究小組的實驗及催化劑用量對TON的影響圖(見上右圖),判斷下列說法正確的是   。
A.由甲醇和CO2直接合成DMC,可以利用甲醇把影響環(huán)境的溫室氣體CO2 轉(zhuǎn)化為資源,在資源循環(huán)利用和環(huán)境保護方面都具有重要意義
B. 在反應(yīng)體系中添加合適的脫水劑,將提高該反應(yīng)的TON
C. 當(dāng)催化劑用量低于1.2×10—5 mol時,隨著催化劑用量的增加,甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率顯著提高
D. 當(dāng)催化劑用量高于1.2×10—5 mol時,隨著催化劑用量的增加DMC的產(chǎn)率反而急劇下降
Ⅱ.如果人體內(nèi)的CO2不能順利排除體外會造成酸中毒,緩沖溶液可以抵御外來少量酸或堿對溶液pH的影響,人體血液里主要通過碳酸氫鹽緩沖體系(H2CO3/HCO3-)維持pH穩(wěn)定。己知正常人體血液在正常體溫時,H2CO3的一級電離常數(shù)Ka1=10-6.1,c(HCO3-):c(H2CO3)≈20:1,lg2=0.3。
(4)由題給數(shù)據(jù)可算得正常人體血液的pH________(保留一位小數(shù))。
(5)正常人體血液中H2CO3、HCO3-、OH-、H+四種微粒濃度由大到小關(guān)系為:         。
(6)當(dāng)少量的酸、堿進入血液中時,血液pH變化不大,其原因是             。

(1)<; 經(jīng)過相同的反應(yīng)時間,溫度較低時,反應(yīng)未達到平衡;溫度較高時,反應(yīng)已達到平衡,隨著溫度升高,TON減小,即平衡向左移動,說明該反應(yīng)放熱  (2)1×10-3 mol·L-1·h-1
(3)AB    (4) 7.4       (5)c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(OH-)>c(H+)
(6)當(dāng)少量酸進入血液中時,HCO3-就與H+發(fā)生反應(yīng)來維持血液的pH穩(wěn)定,當(dāng)少量堿進入血液中時,H2CO3就與OH_發(fā)生反應(yīng)來維持血液的pH穩(wěn)定

解析試題分析:(1)根據(jù)圖像可知,經(jīng)過相同的反應(yīng)時間,溫度較低時,反應(yīng)未達到平衡;溫度較高時,反應(yīng)已達到平衡,隨著溫度升高,TON減小,即平衡向左移動,說明該反應(yīng)放熱。
(2)根據(jù)圖像可知,4~7 h內(nèi)DMC變化量為30-20=10,則根據(jù)TON=轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量/催化劑的物質(zhì)的量可知,轉(zhuǎn)化的甲醇物質(zhì)的量是0.6×10—5 mol×10=6×10—5 mol,其濃度是6×10—5 mol÷0.01L=6×10—3 mol/L,生成DMC的濃度是3×10—3 mol/L,所以4~7 h內(nèi)DMC的平均反應(yīng)速率=3×10—3 mol/L÷3h=1×10-3 mol·L-1·h-1。
(3)A、由甲醇和CO2直接合成DMC,可以利用甲醇把影響環(huán)境的溫室氣體CO2 轉(zhuǎn)化為資源,在資源循環(huán)利用和環(huán)境保護方面都具有重要意義,A正確;B、在反應(yīng)體系中添加合適的脫水劑,可以降低生成物水蒸氣的濃度,促使平衡向正反應(yīng)方向進行,甲醇的轉(zhuǎn)化率增大,因此將提高該反應(yīng)的TON,B正確;C、根據(jù)TON=轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量/催化劑的物質(zhì)的量可知,TON與甲醇轉(zhuǎn)化的量以及催化劑的量均有關(guān)系,所以當(dāng)催化劑用量低于1.2×10—5 mol時,隨著催化劑用量的增加,甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率不一定烴提高,C不正確;D、催化劑不能改變平衡狀態(tài),因此DMC的產(chǎn)率與催化劑無關(guān)系,D不正確,答案選AB。
(4)Ka= ,Ka=10-6.1mol?L-1,正常血液中c(HCO3-):c(H2CO3)≈20:1,則c(H+)=10-7.4mol?L-1,則pH=7.4。
(5)根據(jù)(4)中分析可知正常人體血液顯堿性,c(OH-)>c(H+)。已知Ka==10-6.1,血液樣品pH為7.4,則c(H+)=10-7.4mol/L,所以 =10?6.1÷10?7.4=101.3,因此血液中H2CO3、HCO3-、OH-、H+四種微粒濃度由大到小關(guān)系為c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(OH-)>c(H+)。
(6)血液中存在H2CO3HCO3-+H+平衡,酸性增強時,血液中氫離子濃度增大,電離平衡逆向移動,堿性增強時氫氧根離子濃度增大,平衡正向移動,因此可以維持血液的pH穩(wěn)定。
考點:考查外界條件對反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)的影響、可逆反應(yīng)計算以及溶液中pH計算和離子濃度大小比較

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(6分)某學(xué)習(xí)小組利用鐵與稀硫酸的反應(yīng),進行“探究影響化學(xué)反應(yīng)速率因素”的實驗。結(jié)果如下表:

實驗
序號
鐵的質(zhì)量/g
鐵的
形態(tài)
V(H2SO4)
/mL
c(H2SO4)
/mol·L-1
反應(yīng)前溶液
的溫度/℃
金屬完全消
失的時間/s
1
0.10
片狀
50
0.8
20
200
2
0.10
粉狀
50
0.8
20
25
3
0.10
片狀
50
1.0
20
125
4
0.10
片狀
50
1.0
35
50
請分析上表信息,回答下列問題。
(1)實驗1、2 表明      對反應(yīng)速率有影響。
(2)僅表明反應(yīng)物濃度對反應(yīng)速率產(chǎn)生影響的實驗有      (填實驗序號)。
(3)該探究實驗中,影響反應(yīng)速率的因素還有         ,體現(xiàn)該影響因素的實驗有      (填實驗序號)。
(4)進行實驗3時,若將稀硫酸改為50 mL 2.0 mol·L-1 鹽酸(其他條件不變),發(fā)現(xiàn):放出氣泡的速率,鹽酸明顯比硫酸快。你認為可能的原因是                。(忽略溫度對反應(yīng)速率的影響)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(14分)捕碳技術(shù)(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑,它們與CO2可發(fā)生如下可逆反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)  (NH4)2CO3(aq)            ΔH1
反應(yīng)Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g) NH4HCO3(aq)               ΔH2
反應(yīng)Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g) 2NH4HCO3(aq)    ΔH3
請回答下列問題:
(1)ΔH3與ΔH1、ΔH2之間的關(guān)系是:ΔH3            。
(2) 反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為                      。
(3)為研究溫度對(NH4)2CO3捕獲CO2效率的影響,在某溫度T1下,將一定量的(NH4)2CO3溶液置于密閉容器中,并充入一定量的CO2氣體(用氮氣作為稀釋劑),在t時刻,測得容器中CO2氣體的濃度。然后分別在溫度為T2、T3、T4、T5下,保持其他初始實驗條件不變,重復(fù)上述實驗,經(jīng)過相同時間測得CO2氣體濃度,得到趨勢圖(見圖1)。則:
①ΔH3       0(填“>”、“=”或“<”)。
②在T1~T2及T4~T5兩個溫度區(qū)間,容器內(nèi)CO2氣體濃度呈現(xiàn)如圖1所示的變化趨勢,其原因是   
                     。
③反應(yīng)Ⅲ在溫度為T1時,溶液pH隨時間變化的趨勢曲線如圖2所示。當(dāng)時間到達t1時,將該反應(yīng)體系溫度迅速上升到T2,并維持該溫度。請在該圖中畫出t1時刻后溶液的pH變化總趨勢曲線。
  
圖1                               圖2
(4)利用反應(yīng)Ⅲ捕獲CO2,在(NH4)2CO3初始濃度和體積確定的情況下,提高CO2吸收量的措施有   
   。
(5)下列物質(zhì)中也可以作為CO2捕獲劑的是       。

A.NH4Cl B.Na2CO3 C.HOCH2CH2OH D.HOCH2CH2NH2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(17分)研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時,涉及如下反應(yīng):
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)  K1  ?H < 0 (I)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)               K2  ?H < 0 (II)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常數(shù)K=         (用K1、K2表示)。
(2)為研究不同條件對反應(yīng)(II)的影響,在恒溫條件下,向2L恒容密閉容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min時反應(yīng)(II)達到平衡。測得10min內(nèi)v(ClNO)=7.5×10-3mol?L-1?min-1,則平衡后n(Cl2)=          mol,NO的轉(zhuǎn)化率а1=       。其它條件保持不變,反應(yīng)(II)在恒壓條件下進行,平衡時NO的轉(zhuǎn)化率а2        а1(填“>”“<”或“=”),平衡常數(shù)K2           (填“增大”“減小”或“不變”。若要使K2減小,可采用的措施是                             
(3)實驗室可用NaOH溶液吸收NO2,反應(yīng)為2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2mol NaOH的水溶液與0.2mol NO2恰好完全反應(yīng)得1L溶液A,溶液B為0.1mol?L?1的CH3COONa溶液,則兩溶液中c(NO3?)、c(NO2-)和c(CH3COO?)由大到小的順序為                   。(已知HNO2的電離常數(shù)Ka=7.1×10-4mol?L?1,CH3COOH的電離常數(shù)K a=1.7×10-5mol?L?1,可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是             。
a.向溶液A中加適量水       b.向溶液A中加適量NaOH
c.向溶液B中加適量水       d.向溶液B中加適量NaOH

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(17分)運用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳的化合物具有重要意義。
(1)常溫下可用于檢測CO,反應(yīng)原理為:。向2L密閉容器中加入足量,并通人1molCO,CO2的體積分數(shù)隨時間的變化如下圖所示。

①0~0.5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率_____________。
②保持溫度和體積不變,若開始加入CO(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍,則下列說法正確的是____________(填代號)。
a.生成I2的質(zhì)量為原來的2倍
b.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變
c.達到平衡的時間為原來的2倍
d.混合氣體的密度不變
③反應(yīng)達a點時,欲增大容器中的體積分數(shù),可采取的措施為____________。
(2)以為催化劑,可以將的混合氣體直接轉(zhuǎn)化為乙酸。
①若該反應(yīng)的原子利用率為100%,則______________。
②在25℃下,將pH=a的氫氧化鈉溶液與pH=b的醋酸溶液等體積混合,若兩溶液恰好完全反應(yīng),則________14(填“>”、“<”或“=”);該溫度下醋酸的電離常數(shù)K=__________(用含a、b的式子表示)。
(3)利用反應(yīng)可以處理汽車尾氣,若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池,用熔融Na2O作電解質(zhì),其正極電極反應(yīng)式為________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(6分)將6molA氣體和2molB氣體在2L密閉容器中混合并在一定條件下發(fā)生反應(yīng):3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)。若經(jīng)5min后反應(yīng)達到平衡狀態(tài),容器內(nèi)的壓強變小,并知D的平均反應(yīng)速率為0.2mol/(L?min),請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />①x的數(shù)值為      ;  ②A的平均反應(yīng)速率為            ; ③5min時B的轉(zhuǎn)化率為         

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(14分)
含硫化合物在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的用途。
(1)對于可逆反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0,下列研究目的和圖示相符的是       
(填序號)

序號
A
B
C
D
目的
壓強對平衡的影響
溫度對轉(zhuǎn)化率的影響
增加O2濃度對速率的影響
濃度對平衡常數(shù)的影響
圖示




(2)在5000C有催化劑存在的條件下,向容積為2L的甲乙兩個密閉容器中均充入2molSO2和1molO2。甲保持容積不變,乙保持壓強不變,充分反應(yīng)后,均達平衡狀態(tài),此時SO3的體積分數(shù)甲
      乙。(填“>”“<”或“="”" )
(3)向2L的甲容器中充入2molSO2、1molO2,測得SO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如下圖所示。

Ⅰ.在T1溫度下,反應(yīng)進行到狀態(tài)D時,v     v。(填“>”“<”或“="”" )
Ⅱ.T3溫度下,平衡時測得反應(yīng)放出的熱量為Q1,在相同溫度下若再向容器中通入2molSO2、1molO2,重新達到平衡,測得反應(yīng)又放出熱量Q2 。則下列說法中正確的是          。(填序號)
A.相同溫度下新平衡時容器中的壓強是原平衡時的兩倍
B.Q2一定大于Q1
C.新平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率一定大于80%
 
(4)在甲容器中充入一定量的SO2和1.100molO2,在催化劑作用下加熱,當(dāng)氣體的物質(zhì)的量減少0.315mol時反應(yīng)達到平衡,此時測得氣體壓強為反應(yīng)前的82.5%,則SO2的轉(zhuǎn)化率為                   。
 (5)若用氫氧化鈉溶液吸收SO2氣體恰好得到酸式鹽,已知該酸式鹽溶液呈弱酸性,則溶液中各離子濃度由大到小的順序為                           。(用離子濃度符號表示)
 (6)一定溫度下,用水吸收SO2氣體,若得到pH=5的H2SO3溶液,則溶液中亞硫酸氫根離子和亞硫酸根離子的物質(zhì)的量濃度之比為                。(已知該溫度下H2SO3的電離常數(shù):Ka1=1.0×10-2mol/L,Ka2=6.0×10-3mol/L)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(15分)含鉻污水處理是污染治理的重要課題。污水中鉻元素以Cr2O72-和CrO42-形式存在,常見除鉻基本步驟是:

(1)加酸可以使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-: 2CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O
若常溫下pH=1溶液中Cr2O72-濃度為0.1 mol?L-1,Cr2O72-濃度是CrO42-濃度的10倍,該化學(xué)平衡常數(shù)K=      。
(2)六價鉻的毒性大約是三價鉻的100倍,二氧化硫還原法是在酸性溶液中通SO2將Cr2O72-還原,反應(yīng)的離子方程式為                                 。而后再加堿將Cr3+沉淀,已知常溫下Ksp[Cr(OH)3] =10-32,要使c(Cr3+)降低到10-5mol?L-1,溶液的pH應(yīng)升高到    。
(3)電解還原法是利用電解產(chǎn)生的Fe2+將Cr2O72-還原為Cr3+.電解裝置所用的電極材料是碳棒和鐵片,其中鐵片連接直流電源的      極。
(4)Cr(OH)3為綠色粘性沉淀,類似于Al(OH)3既溶于酸又能溶于強堿溶液。Cr(OH)3溶于稀硫酸的化學(xué)方程式為                                                    。往100.00mL 0.1000 mol?L-1CrCl3溶液滴加1.000mol?L-1NaOH溶液, 請畫出生成沉淀的物質(zhì)的量與加入NaOH溶液體積的關(guān)系圖:

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問題,如何降低大氣中的CO2含量并加以開發(fā)利用,引用了各界的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),該反應(yīng)的能量變化如圖所示:

(1)上述反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達式為               ,溫度降低,平衡常數(shù)K       (填“增大”、“不變”或“減小”)。
(2)在體積為2 L的密閉容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,測得CO2的物質(zhì)的量隨時間變化如下表所示。從反應(yīng)開始到5 min末,用氫氣濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(H2)=       。

t/min
 
0
 
2
 
5
 
10
 
15
 
n(CO2)/mol
 
1
 
0.75
 
0.5
 
0.25
 
0.25
 
 
(3)下列條件能使上述反應(yīng)的反應(yīng)速率增大,且平衡向正反應(yīng)方向移動的是       (填寫序號字母)
a.及時分離出CH3OH氣體
b.適當(dāng)升高溫度
c.保持容器的容積不變,再充入1 mol CO2和3 mol  H2
d.選擇高效催化劑

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