【題目】2019年國(guó)際非政府組織全球碳計(jì)劃”124日發(fā)布報(bào)告:研究顯示,全球二氧化碳排放量增速趨緩。CO2的綜合利用是解決溫室問(wèn)題的有效途徑。

(1)一種途徑是將CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。如:

C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l) ΔH1=-44.2kJ·mol-1

2CO2(g)+2H2O(l)=C2H4(g)+3O2(g) ΔH2=+1411.0kJ·mol-1

2CO2(g)+3H2O(l)=C2H5OH(l)+3O2(g) ΔH3=___。

(2)CO2甲烷化反應(yīng)是由法國(guó)化學(xué)家Sabatier提出的,因此,該反應(yīng)又叫Sabatier反應(yīng)。CO2催化氫化制甲烷的研究過(guò)程如圖:

上述過(guò)程中,產(chǎn)生H2反應(yīng)的化學(xué)方程式為__

HCOOHCO2轉(zhuǎn)化為CH4的中間體:CO2HCOOHCH4。當(dāng)鎳粉用量增加10倍后,甲酸的產(chǎn)量迅速減少,當(dāng)增加鎳粉用量時(shí),CO2鎳催化氫化制甲烷的兩步反應(yīng)中反應(yīng)速率增加較大的一步是__(填“I”)。

(3)CO2經(jīng)催化加氫可以生成低碳烴,主要有兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng):

反應(yīng)ICO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

反應(yīng)Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)

1L恒容密閉容器中充入1molCO24molH2,測(cè)得平衡時(shí)有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量隨溫度變化如圖所示。520℃時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率為__,520℃時(shí),反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=__。

(4)已知CO2催化加氫合成乙醇的反應(yīng)原理為2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) ΔHm代表起始時(shí)的投料比,即m=。圖1中投料比相同,溫度T3T2T1,則ΔH___(填“>”“<”0。

m=3時(shí),該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后p()=20Mpa,恒壓條件下各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖2。則曲線b代表的物質(zhì)為___(填化學(xué)式),T4溫度時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)物質(zhì)d的分壓p(d)=___。

【答案】+1366.8kJ·mol-1 3Fe+4H2OFe3O4+4H2 60% 0.005 < CO2 2.5MPa

【解析】

(1)C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l) ΔH1=-44.2kJ·mol-1

2CO2(g)+2H2O(l)=C2H4(g)+3O2(g) ΔH2=+1411.0kJ·mol-1

利用蓋斯定律,將兩個(gè)熱化學(xué)方程式直接相加,便可得出2CO2(g)+3H2O(l)=C2H5OH(l)+3O2(g)ΔH3

(2)轉(zhuǎn)化過(guò)程中,發(fā)生Fe+H2O(g)的反應(yīng),CO2H2的反應(yīng),寫出反應(yīng)方程式,便可確定產(chǎn)生H2反應(yīng)的化學(xué)方程式。

②由前面信息中確定,增加鎳粉用量時(shí),導(dǎo)致甲酸產(chǎn)量迅速減少,則表明第二步反應(yīng)迅速進(jìn)行。

(3)從圖中采集信息,進(jìn)行計(jì)算,從而求出520℃時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)I的平衡常數(shù)K

(4)從圖中可看出,降低溫度,H2的轉(zhuǎn)化率增大,從而表明降溫平衡正向移動(dòng),由此可求出ΔH0的關(guān)系。

②溫度升高,平衡逆向移動(dòng),則反應(yīng)物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大,再由起始量關(guān)系,確定曲線b代表的物質(zhì),T4溫度時(shí),利用三段式及圖中采集的信息,求出反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)物質(zhì)d的分壓p(d)。

(1)C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l) ΔH1=-44.2kJ·mol-1

2CO2(g)+2H2O(l)=C2H4(g)+3O2(g) ΔH2=+1411.0kJ·mol-1

利用蓋斯定律,將兩個(gè)熱化學(xué)方程式直接相加,便可得出2CO2(g)+3H2O(l)=C2H5OH(l)+3O2(g)ΔH3=+1366.8kJ·mol-1。答案為:+1366.8kJ·mol-1;

(2)轉(zhuǎn)化過(guò)程中,發(fā)生反應(yīng):3Fe+4H2OFe3O4+4H2CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)、CO2(g)+H2(g)HCOOH(ag),便可確定產(chǎn)生H2反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H2OFe3O4+4H2。答案為:3Fe+4H2OFe3O4+4H2;

②由前面信息中確定,增加鎳粉用量時(shí),導(dǎo)致甲酸產(chǎn)量迅速減少,則表明第二步反應(yīng)迅速進(jìn)行,則反應(yīng)速率增加較大的一步是Ⅱ。答案為:Ⅱ;

(3) 520℃時(shí),反應(yīng)中生成CH40.2mol,則消耗CO20.2mol;反應(yīng)中生成C2H40.2mol,則消耗CO20.4mol,兩反應(yīng)共消耗CO20.6mol,從而得出CO2的轉(zhuǎn)化率為=60%;反應(yīng)中生成CH40.2mol,則同時(shí)生成H2O0.4mol,消耗CO20.2molH20.8mol;反應(yīng)中生成C2H40.2mol,則消耗CO20.4mol、H21.2mol。兩反應(yīng)共消耗CO20.6mol、H22mol,剩余CO20.4mol、H22mol,反應(yīng)I的平衡常數(shù)K==0.005。答案為:60%;0.005;

(4)從圖中可看出,降低溫度,H2的轉(zhuǎn)化率增大,從而表明降溫平衡正向移動(dòng),由此可求出ΔH<0。答案為:<;

②溫度升高,平衡逆向移動(dòng),則反應(yīng)物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大,再由起始量關(guān)系,確定曲線a代表H2、b代表CO2,c代表H2O(g)、d代表C2H5OH。T4溫度時(shí),m=3,令n(CO2)=2mol,則n(H2)=6mol,設(shè)CO2的物質(zhì)的量為2x,建立如下三段式:

依題意得:2-2x=x,x=,平衡時(shí)乙醇的分壓為=2.5MPa。答案為:CO2;2.5MPa。

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】水煤氣變換反應(yīng)的能量變化如圖。下列敘述錯(cuò)誤的是

A.反應(yīng)為:CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)B.反應(yīng)物總能量高于生成物總能量

C.H2的燃燒熱為41 kJ·mol1D.使用催化劑可以降低反應(yīng)所需活化能

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)()的數(shù)據(jù):

據(jù)此回答下列問(wèn)題:

(1)A組屬于___________晶體,其熔化時(shí)克服的微粒間的作用力是__________________

(2)B組晶體共同的物理性質(zhì)是___________________(填序號(hào))。

①有金屬光澤 ②導(dǎo)電性 ③導(dǎo)熱性 ④延展性

(3)C組中HF熔點(diǎn)反常是由于_______________________________________

(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是_________________(填序號(hào))。

①硬度小 ②水溶液能導(dǎo)電 ③固體能導(dǎo)電 ④熔融狀態(tài)能導(dǎo)電

(5)D組晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)?/span>NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因解釋為_______________________________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】鎳的全球消費(fèi)量?jī)H次于銅、鋁、鉛、鋅,居有色金屬第五位,常用于各種高光澤裝飾漆和塑料生產(chǎn),也用作催化劑,制取原理:Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g),實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置制取 Ni(CO)4

已知:CO + PdCl2 + H2O = CO2 + Pd↓(黑色) + 2HCl;Ni(CO)4 熔點(diǎn)-25℃,沸點(diǎn) 43℃,60℃以上與空氣混合易爆炸;Fe(CO)5 熔點(diǎn)-20℃,沸點(diǎn) 103℃;卮鹣铝袉(wèn)題:

(1)裝置 A 中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

(2)裝置 C 用于合成 Ni(CO)4(夾持裝置略),最適宜選用的裝置為________(填標(biāo)號(hào))。

(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為了防止_________,必須先觀察________(填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)再加熱 C 裝置。

(4)利用封管實(shí)驗(yàn)原理可獲得(高純鎳。如圖所示的石英)玻璃封管中充有 CO 氣體,則高純鎳粉在封管的________溫度區(qū)域端生成 “323K”“473K” 。

(5)實(shí)驗(yàn)中加入 11.50 g HCOOH,C 裝置質(zhì)量減輕 2.95 g(設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng)),E 裝置中盛有 PdCl2 溶液100 mL,則 PdCl2 溶液的物質(zhì)的量濃度至少為________mol·L-1。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】聚苯胺是一種在充放電過(guò)程中具有更優(yōu)異可逆性的電極材料。Zn一聚苯胺二次電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

A.放電時(shí),外電路每通過(guò)0.1NA個(gè)電子時(shí),鋅片的質(zhì)量減少3.25g

B.充電時(shí),聚苯胺電極的電勢(shì)低于鋅片的電勢(shì)

C.放電時(shí),混合液中的Cl-向負(fù)極移動(dòng)

D.充電時(shí),聚苯胺電極接電源的正極,發(fā)生氧化反應(yīng)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】室溫下,向圓底燒瓶中加入1 molC2H5OH和含1molHBr的氫溴酸,溶液中發(fā)生反應(yīng);C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反應(yīng)后達(dá)到平衡。已知常壓下,C2H5BrC2H5OH的沸點(diǎn)分別為38.4℃和78.5℃。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

A. 加入NaOH,可增大乙醇的物質(zhì)的量

B. 增大HBr濃度,有利于生成C2H5Br

C. 若反應(yīng)物增大至2 mol,則兩種反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率之比不變

D. 若起始溫度提高至60℃,可縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】工業(yè)上利用軟錳礦漿煙氣脫硫吸收液制取電解錳,并利用陽(yáng)極液制備高純碳酸錳、回收硫酸銨的工藝流程如下(軟錳礦的主要成分是MnO2,還含有硅、鐵、鋁的氧化物和少量重金屬化合物等雜質(zhì))

1)一定溫度下,脫硫浸錳主要產(chǎn)物為MnSO4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__。

2濾渣2”中主要成分的化學(xué)式為__。

3除重金屬時(shí)使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是__

4電解時(shí)用惰性電極,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為__

5“50℃碳化得到高純碳酸錳,反應(yīng)的離子方程式為___“50℃碳化時(shí)加入過(guò)量NH4HCO3,可能的原因是__(寫兩種)。

6)已知:25℃時(shí),Kw=1.0×1014,Ka(NH3·H2O)=1.75×105。在(NH4)2SO4溶液中,存在如下平衡:NH4++H2ONH3·H2O+H+,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為__。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】氮元素是一種重要的非金屬元素,可形成多種化合物。試回答下列有關(guān)問(wèn)題:

(1)①已知4CO(g)+2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1 200 kJ·mol-1對(duì)于該反應(yīng),改變某一反應(yīng)條件,(已知溫度T2>T1)下列圖像正確的是_______(填代號(hào))

②已知CO與H2O在一定條件下可以發(fā)生反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH= - Q kJ·mol-1 ,820 ℃時(shí)在甲、乙兩個(gè)恒容密閉容器中,起始時(shí)按照下表進(jìn)行投料,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后達(dá)到平衡狀態(tài),若甲中CO的轉(zhuǎn)化率為40%,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為____________;乙容器吸收的熱量為________________。

(2)肼可作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料,與氧化劑N2O4反應(yīng)生成N2和水蒸氣,已知:

① N2 (g) +2O2 (g) = N2O4 (l) ΔH =-19.5 kJ·mol-1

② N2H4(l)+O2(g) = N2(g) +2H2O(g) ΔH =-534.2 kJ·mol-1

寫出肼與四氧化二氮反應(yīng)的熱化學(xué)方式______________。

(3)純的疊氮酸(HN3)是無(wú)色液體,常用做引爆劑,常溫下向25 mL 0.1mol·L-1 NaOH溶液中加入0. 2mol·L-1 HN3的溶液,滴加過(guò)程中的pH值的變化曲線(溶液混合時(shí)的體積變化忽略不計(jì))如圖。

①根據(jù)圖像寫出HN3的電離方程式:_________。

②下列說(shuō)法正確的是_________________(填序號(hào))

A.若用已知濃度的NaOH溶液滴定HN3溶液來(lái)測(cè)定HN3的濃度時(shí)應(yīng)用甲基橙作指示劑

B.常溫下,向0.2 mol·L-1 HN3的溶液中加水稀釋,則 不變

C.分別中和pH均為4的HN3溶液和HCl溶液,消耗0.1 mol·L-1 NaOH溶液的體積相同

D.D點(diǎn)時(shí)溶液中離子濃度存在如下關(guān)系:2c(H+) + c(HN3) =c(N3) + 2c(OH)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】已知草酸是二元弱酸,0.2 mol·L1NaHC2O4溶液顯酸性,關(guān)于NaHC2O4溶液中離子濃度關(guān)系的敘述不正確的是(  )

Ac(Na)c(HC2O4)c(C2O42)c(H2C2O4)

Bc(Na)c(HC2O4)c(C2O42)c(H2C2O4)

Cc(Na)c(H)c(HC2O4)c(C2O42)c(OH)

Dc(H)c(H2C2O4)c(C2O42)c(OH)

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案