【題目】研究減少CO2排放是一項重要課題。CO2經(jīng)催化加氫可以生成低碳有機物,主要有以下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.6kJ/mol
反應(yīng)Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) △H2=+23.4kJ/mol
反應(yīng)Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H3
(1)△H3=_______。
(2)恒溫恒容條件下,在密閉容器中通入等物質(zhì)的量的CO2和H2,發(fā)生反應(yīng)I。下列描述能說明反應(yīng)I達到平衡狀態(tài)的是_______(填序號)。
A.反應(yīng)體系總壓強保持不變
B.容器內(nèi)的混合氣體的密度保持不變
C.水分子斷裂2NA個H-O鍵,同時氫分子斷裂3NA個H-H鍵
D.CH3OH和H2O的濃度之比保持不變
(3)反應(yīng)II在某溫度下的平衡常數(shù)為0.25,此溫度下,在密閉容器中加入等物質(zhì)的量的CH3OCH3(g)和H2O(g),反應(yīng)到某時刻測得各組分濃度如下:
物質(zhì) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | CH3OH(g) |
濃度/mol·L-1 | 1.8 | 1.8 | 0.4 |
此時v正_______v逆(填“>”、“<”或“=”),當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,混合氣體中CH3OH體積分數(shù)(CH3OH)%=_______%。
(4)在某壓強下,反應(yīng)III在不同溫度、不同投料比時,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示。T1溫度下,將6molCO2和12molH2充入2L的密閉容器中,5min后反應(yīng)達到平衡狀態(tài),則0~5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OCH3)=_______;KA、KB、KC三者之間的大小關(guān)系為________。
(5)恒壓下將CO2和H2按體積比1:3混合,在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)I和反應(yīng)III,在相同的時間段內(nèi)CH3OH的選擇性和產(chǎn)率隨溫度的變化如圖。其中:CH3OH的選擇性=×100%。
①溫度高于230℃,CH3OH產(chǎn)率隨溫度升高而下降的原因是______。
②在上述條件下合成甲醇的工業(yè)條件是_______。
A.210℃ B.230℃ C.催化劑CZT D.催化劑CZ(Zr-1)T
(6)CO2可以被(NH4)2CO3溶液捕獲,反應(yīng)為(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)=2NH4HCO3(aq)。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,其關(guān)系如圖,則ΔH______0(填“>”、“=”或“<”)。
【答案】-122.6kJ/mol AC > 20 0.18mol·L1·min1 KA=KC>KB 反應(yīng)I的△H<0,溫度升高,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率下降 BD <
【解析】
(1)根據(jù)蓋斯定律,△H3=2△H1-△H2= -122.6kJ/mol;
(2)反應(yīng)I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),
A、該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),在恒容條件下,隨著反應(yīng)的進行,體系的總壓強減小,所以當體系的總壓強不變時,說明反應(yīng)I達到平衡狀態(tài),A正確;
B、反應(yīng)在恒容條件下進行,且體系的各組分都是氣體,則體系的質(zhì)量和體積始終不變,所以混合氣體的密度保持不變,不能說明反應(yīng)I達到平衡狀態(tài),B錯誤;
C、任何時候都有水分子斷裂2NA個H-O鍵,氫分子生成3NA個H-H鍵,當氫分子同時生成和斷裂3NA個H-H鍵時,說明反應(yīng)I達到平衡狀態(tài),C正確;
D、反應(yīng)中,CH3OH和H2O的濃度比始終保持不變,則該選項不能說明反應(yīng)I達到平衡狀態(tài),D錯誤;
故選AC;
(3)Qc===0.049<K,則平衡向正反應(yīng)方向移動,所以v正>v逆;
由于反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動,設(shè)H2O繼續(xù)轉(zhuǎn)化x mol·L-1,則有
則有:,解得x=0.2,則CH3OH的體積分數(shù)為:=20%;
(4)反應(yīng)III為:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g),根據(jù)題意,投料比n(H2):n(CO2)=12mol:6mol=2,根據(jù)圖像可知CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為60%,即△n(CO2)=6mol×60%=3.6mol,根據(jù)方程式可知: △n(CH3OCH3)=1.8mol,則v(CH3OCH3)== 0.18mol·L-1·min-1;由于A和C的溫度相同,且K只和溫度有關(guān),所以KA=KC;因為反應(yīng)III是放熱反應(yīng),T1→T2,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率下降,說明該過程是升溫過程,則KA>KB;所以有KA=KC>KB;
(5)反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向移動,CO2的轉(zhuǎn)化率下降;從選擇性來看,催化劑CZ(Zr-1)T的效果更好,從產(chǎn)率來看,230℃時甲醇的產(chǎn)率更好,故選BD;
(6)觀察圖像的后半段,隨著溫度的升高,CO2的濃度增大,是因為溶液中NH4HCO3分解的量越來越多,則該分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng),所以(NH4)2CO3捕獲CO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng),即ΔH<0。
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【題目】已知X元素原于的核電荷數(shù)小于18,最外層電子數(shù)等于電子層數(shù),且比最內(nèi)層電子數(shù)多1;卮鹣铝袉栴}:
(1)X元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為__________。
(2)X的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的化學(xué)式為___________。
(3)X的單質(zhì)與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。
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【題目】某學(xué)習(xí)小組用如圖所示裝置測定鋁鎂合金中鋁的質(zhì)量分數(shù)和鋁的相對原子質(zhì)量。
(1)A中試劑為________。
(2)實驗前,先將鋁鎂合金在稀酸中浸泡片刻,其目的是________________________________。
(3)B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。
(4)若實驗用的鋁鎂合金的質(zhì)量為ag,測得氫氣體積為bmL(已換算為標準狀況),B中剩余固體的質(zhì)量為cg,則鋁的相對原子質(zhì)量為________。
(5)實驗過程中,若未洗滌過濾所得的不溶物,則測得鋁的質(zhì)量分數(shù)將______(填“偏大”“偏小”或“不受影響”)。
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【題目】下列指定反應(yīng)的離子方程式正確的是
A. 飽和Na2CO3溶液與CaSO4固體反應(yīng):CO32+CaSO4CaCO3+SO42
B. 酸化NaIO3和NaI的混合溶液:I +IO3+6H+I2+3H2O
C. KClO堿性溶液與Fe(OH)3反應(yīng):3ClO+2Fe(OH)32FeO42+3Cl+4H++H2O
D. 電解飽和食鹽水:2Cl+2H+Cl2↑+ H2↑
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【題目】已知 A、B、C、D、E 五種元素都是元素周期表中前 20 號元素,原子序數(shù)依次增大,E 的外圍電子排布式為 4s2。A、B、C、D 四種元素在元素周期表中的相對位置如表所示:
…… | A | ||||||
B | C | D |
根據(jù)以上信息,回答下列問題:
(1) A、D 分別與 B 形成的化合物中,________的晶格能大(填化學(xué)式)。
(2)A 和 E 可組成離子化合物,其晶胞(晶胞是在晶體中具有代表性的最小重復(fù)單元)結(jié)構(gòu)如圖所示(陽離子用“●”表示,位于該正方體的頂點或面心;陰離子用“〇”表示,均位于小正方體中心)。A 和 E 化合物的晶胞 1/8 的體積為 2.0×10-23cm3,求 A 和E 組成的離子化合物的密度為 (結(jié)果保留一位小數(shù)):________g/cm3。
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【題目】著名的“侯氏制堿法”主要反應(yīng)原理是:NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl。若實驗室根據(jù)此原理制備少量的Na2CO3,主要實驗包括:制取NH3和CO2→生成NaHCO3→分離NaHCO3→制取Na2CO3 四個步驟。下列實驗選用的主要儀器或主要步驟不正確的是
A. 制取氨氣,可選用②③
B. 分離 NaHCO3,可選用④⑤⑦
C. 制取 Na2CO3,可選用①②⑦⑧
D. 制取 NaHCO3時,應(yīng)先在⑨中通入CO2后再加入氨水
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【題目】mA(g)+nB(g) pC(g)+qQ(g)當m、n、p、q為任意整數(shù)時,達到平衡的標志是:( )
①體系的壓強不再改變 ②體系的溫度不再改變 ③各組分的濃度不再改變 ④各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變⑤反應(yīng)速率VA:VB:VC:VD=m:n:p:q ⑥單位時間內(nèi)m mol A斷鍵反應(yīng),同時p mol C也斷鍵反應(yīng)
A. ③④⑤⑥ B. ②③④⑥ C. ①③④⑤ D. ①③④⑥
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【題目】如圖是元素周期表中短周期的一部分,若A元素原子的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少3,則下列說法正確的是( )
A.四種元素都是非金屬元素
B.B與D之間能形成三種常見的化合物
C.A與C的原子序數(shù)之和跟B與D的原子序數(shù)之和相等
D.四種元素形成的單質(zhì)在常溫下都是氣體
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【題目】GaAs 晶體的熔點很高,硬度很大,密度為ρ gcm-3,Ga和 As的摩爾質(zhì)量分別為 MGa gmol-1 和 MAsgmol-1,原子半徑分別為 rGa pm 和 rAs pm,阿伏加德羅常數(shù)值為 NA,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,下列說法錯誤的是
A.該晶體為共價晶體
B.該晶體中 Ga 和 As 均無孤對電子,Ga 和 As 的配位數(shù)均為 4
C.原子的體積占晶胞體積的百分率為
D.所有原子均滿足 8 電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
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