【題目】中國政府承諾,到2020年,單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。有效“減碳”的手段之一是節(jié)能。
I.下列制氫方法最節(jié)能的是______(填字母序號(hào))。
A.電解水制氫:2H2O2H2↑+O2↑
B.高溫使水分解制氫:2H2O2H2↑+O2↑
C.太陽光催化分解水制氫:2H2O2H2↑+O2↑
D.天然氣制氫:CH4+H2OCO+3H2
II.科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想,把空氣中的CO2使用合適的催化劑可轉(zhuǎn)化為可再生能源甲醇(CH3OH)。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H
(1)若在一個(gè)定溫定容的容器中發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是______ (填字母序號(hào))。
A.CO2和CH3OH的濃度相等 B.3v正(H2)=v逆(H2O)
C.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變 D.H2的百分含量保持不變
E. 容器中混合氣體的密度保持不變
(2)若將CO2和H2的混合氣體分成五等份,將它們分別充入溫度不同、容積相同的恒容容器中發(fā)生上述反應(yīng)。反應(yīng)相同時(shí)間后,測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系如右圖,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的△H______0(填“>”、“<”或“=”)。
(3) 300℃時(shí),將CO2和H2按1:3的體積比充入某密閉容器中,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(P)的關(guān)系如右圖所示。回答問題:
①若其他條件不變,將A點(diǎn)的體積壓縮至原來的一半,一段時(shí)間后反應(yīng)再次達(dá)到平衡,與原平衡相比較下列說法正確的是_______(填字母序號(hào))。
A.CO2的濃度減小 B.正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率增大
C.甲醇的物質(zhì)的量增加 D.重新平衡時(shí)n(H2)/n(CH3OH)增大
②B點(diǎn)平衡混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為________(保留一位小數(shù))。
(4)甲醇—空氣燃料電池(DMFC)是一種高效能、輕污染電動(dòng)汽車的車載電池,其工作原理示意圖如圖,該燃料電池的電池反應(yīng)式為2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l),則負(fù)極的電極反應(yīng)式為____________。
【答案】 C CD < BC 22.7 g/mol CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
【解析】I.電解水制氫需要消耗電能;高溫使水分解制氫需要消耗熱能;天然氣制氫需要消耗熱能,并且天然氣也是一種不可再生能源;利用太陽光催化分解水制氫最節(jié)能,不需要使用熱能或電能等,故選C。
II.(1)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是:正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等、反應(yīng)物的濃度與生成物的濃度不再改變。A項(xiàng),CO2和CH3OH的濃度相等時(shí)無法判斷其濃度是否不再改變,所以無法判斷是否平衡,故A錯(cuò)誤;B項(xiàng),用不同物質(zhì)表示的速率數(shù)值之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,所以v正(H2)=3v正(H2O),則3v正(H2)=v逆(H2O)時(shí),v正(H2O)≠v逆(H2O),故沒有達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),故B錯(cuò)誤;C項(xiàng),該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),定溫定容的容器中發(fā)生上述反應(yīng),只要不平衡壓強(qiáng)就會(huì)變化,所以容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡,故C正確;D項(xiàng),H2的百分含量保持不變時(shí),說明平衡不再發(fā)生移動(dòng),所以反應(yīng)達(dá)到平衡,故D正確;E項(xiàng),該反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物均為氣體,氣體總質(zhì)量一定,定容的容器中,密度=氣體總質(zhì)量÷容積,所以密度始終不變,無法判斷是否平衡,故E錯(cuò)誤。
(2)由圖可知,最高點(diǎn)時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,達(dá)到平衡后,溫度越高,φ(CH3OH)越小,說明升溫平衡逆向移動(dòng),因?yàn)樯邷囟绕胶庀蛭鼰岱较蜻M(jìn)行,所以逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即△H<0。
(3)①體積壓縮至原來的一半,CO2的濃度瞬間變?yōu)樵瓉淼膬杀,平衡向正反?yīng)方向移動(dòng),根據(jù)勒夏特列原理,達(dá)到新平衡后CO2的濃度仍比原平衡大,故A錯(cuò)誤;B項(xiàng),體積縮小,壓強(qiáng)增大,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均增大,故B正確;C項(xiàng),體積減小,平衡正向移動(dòng),甲醇的物質(zhì)的量增加,故C正確;D項(xiàng),體積減小,平衡正向移動(dòng),氫氣的物質(zhì)的量減少,甲醇的物質(zhì)的量增加,所以重新平衡時(shí)n(H2)/n(CH3OH)減小,故D錯(cuò)誤。②如圖B點(diǎn)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為0.90,設(shè)CO2和H2初始物質(zhì)的量分別為1mol、3mol,氣體總質(zhì)量為:44g/mol×1mol+2g/mol×3mol=50g,根據(jù)反應(yīng)方程式可得,平衡時(shí)CO2為0.10mol、H2為0.30mol、生成CH3OH(g) 0.90mol、H2O(g) 0.90mol,所以B點(diǎn)平衡混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為:50g÷(0.10mol+0.30mol+0.90mol+0.90mol)≈22.7g/mol(保留一位小數(shù))。
(4)由已知結(jié)合圖示,甲醇酸性燃料電池,CH3OH在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),同時(shí)有水參與生成二氧化碳和氫離子,電極反應(yīng)式為:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】傳統(tǒng)的生物脫氮工藝如下圖所示,生物脫氮主要包括有氧條件下的硝化反應(yīng)過程和缺氧環(huán)境下的反硝化反應(yīng)過程。硝化過程中,NH4+先后氧化為NO2和NO2-。
(1) NH4+在硝化過程中會(huì)使溶液酸度提高,需要加入NaHCO3進(jìn)行中和。請(qǐng)寫出NH4+硝化生成NO2-的離子方程式_________。
(2)①反硝化反應(yīng)過程中,加入碳源(甲醇等有機(jī)物)將硝化反應(yīng)中生成的NO2和NO2-還原為N2,如3CH3OH +6NO2-= 3N2↑+3CO2+3H2O+6OH-。新型生物脫氮工藝(SCND)可將硝化過程中的產(chǎn)物控制在NO2階段,防止生成NO2-,該工藝的優(yōu)點(diǎn)是_________。
②同步硝化反硝化工藝(SND)將硝化階段和反硝化階段放在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行,該法既有SCND法的優(yōu)點(diǎn),將硝化過程中的產(chǎn)物控制在NO2-階段,還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是___________。
③現(xiàn)在很多國家采用半硝化工藝(ANAMMOX),工作原理如下圖所示:
半硝化脫氮反應(yīng)器中,一半的NH4+氧化成NO2-,寫出厭氧氨氧化發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_____。該方法是否需要加入碳源(甲醇),并簡述原因________。
(3)研究發(fā)現(xiàn),脫氮工藝會(huì)產(chǎn)生-一種溫室氣體N2O。目前普遍認(rèn)為在硝化階段會(huì)形成N2O,試分析N2O的成因________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】銻(Sb)廣泛用于生產(chǎn)各種阻燃劑、陶瓷、半導(dǎo)體元件、醫(yī)藥及化工等領(lǐng)域。以輝銻礦為原料制備金屬銻,其一種工藝流程如下:
己知部分信息如下:
I.輝銻礦(主要成分為Sb2S3,還含有As2S5、PbS 、CuO和SiO2等);
II.浸出液主要含鹽酸和SbCl3,還含SbCl5、CuCl2、AsCl3和PbCl2等雜質(zhì);
III.常溫下,Ksp(CuS)=1.0×10-36 Ksp(PbS)=9.0×10-29
回答下列問題:
(1)“酸浸”過程中SbCl5和Sb2S3反應(yīng)有S生成,該反應(yīng)的還原產(chǎn)物是________(填化學(xué)式)。
(2)寫出“還原”反應(yīng)的化學(xué)方程式:______________ 。
(3)已知:浸出液中:c(Cu2+)=0.01 mol·L-1、c(Pb2+)=0.10 mol·L-1。在沉淀銅、鉛過程中,緩慢滴加極稀的硫化鈉溶液,先產(chǎn)生的沉淀是_______(填化學(xué)式);當(dāng)CuS、PbS共沉?xí)r,=_________。加入硫化鈉的量不宜過多,原因是_________。
(4)在“除砷”過程中,氧化產(chǎn)物為H3PO4。該反應(yīng)中氧化劑、還原劑的物質(zhì)的量之比___________。
(5)在“電解”過程中,以惰性材料為電極,陰極的電極反應(yīng)式為______;“電解”中銻的產(chǎn)率與電壓大小關(guān)系如圖所示。當(dāng)電壓超過U0V時(shí),銻的產(chǎn)率降低的原因可能是______。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列有關(guān)電解質(zhì)溶液的說法正確的是
A. 向0.1mol/LCH3COOH溶液中加入少量水,溶液中減小
B. 將CH3COONa溶液從20℃升溫至30℃,溶液中增大
C. 向AgCl、AgBr的飽和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不變。
D. 向鹽酸中加入氨水至中性,溶液中>1
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】制備硅單質(zhì)時(shí),主要化學(xué)反應(yīng)如下:
(1)SiO2+2CSi+2CO↑
(2)Si+2Cl2SiCl4
(3)SiCl4+2H2Si+4HCl
下列對(duì)上述三個(gè)反應(yīng)的敘述中,不正確的是( )
A. (1)(3)為置換反應(yīng) B. (1)(2)(3)均為氧化還原反應(yīng)
C. (2)為化合反應(yīng) D. 三個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物中硅元素均被還原
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】CO2的利用是國際社會(huì)普遍關(guān)注的問題。
(1)CO2的電子式是______。
(2)CO2在催化劑作用下可以直接轉(zhuǎn)化為乙二醇和甲醇,但若反應(yīng)溫度過高,乙二醇會(huì)深度加氫生成乙醇。
獲取乙二醇的反應(yīng)歷程可分為如下2步:
Ⅰ.
Ⅱ.EC加氫生成乙二醇與甲醇
① 步驟Ⅱ的熱化學(xué)方程式是______。
② 研究反應(yīng)溫度對(duì)EC加氫的影響(反應(yīng)時(shí)間均為4小時(shí)),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表:
反應(yīng)溫度/ ℃ | EC轉(zhuǎn)化率/ % | 產(chǎn)率/ % | |
乙二醇 | 甲醇 | ||
160 | 23.8 | 23.2 | 12.9 |
180 | 62.1 | 60.9 | 31.5 |
200 | 99.9 | 94.7 | 62.3 |
220 | 99.9 | 92.4 | 46.1 |
由上表可知,溫度越高,EC的轉(zhuǎn)化率越高,原因是______。溫度升高到220 ℃時(shí),乙二醇的產(chǎn)率反而降低,原因是______。
(3)用稀硫酸作電解質(zhì)溶液,電解CO2可制取甲醇,裝置如下圖所示,電極a接電源的______極(填“正”或“負(fù)”),生成甲醇的電極反應(yīng)式是______。
(4)CO2較穩(wěn)定、能量低。為實(shí)現(xiàn)CO2的化學(xué)利用,下列研究方向合理的是______(填序號(hào))。
a.選擇高能量的反應(yīng)物和CO2反應(yīng)獲得低能量的生成物
b.利用電能、光能或熱能活化CO2分子
c.選擇高效的催化劑
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某小組研究NaClO溶液與KI溶液的反應(yīng),實(shí)驗(yàn)記錄如下:
實(shí)驗(yàn)編號(hào) | 實(shí)驗(yàn)操作 | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 |
Ⅰ | ⅰ.溶液變?yōu)闇\黃色 ⅱ.溶液變藍(lán) | |
Ⅱ | ⅰ.溶液保持無色 ⅱ.溶液不變藍(lán),溶液的pH=10 |
【資料】:碘的化合物主要以I和IO3的形式存在。酸性條件下IO3不能氧化Cl,可以氧化I。ClO在pH<4并加熱的條件下極不穩(wěn)定。
(1)0.5 mol·L1 NaClO溶液的pH=11,用離子方程式表示其原因:______。
(2)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中溶液變?yōu)闇\黃色的離子方程式是______。
(3)對(duì)比實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ,研究實(shí)驗(yàn)Ⅱ反應(yīng)后“溶液不變藍(lán)”的原因。
① 提出假設(shè)a:I2在堿性溶液中不能存在。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅲ證實(shí)了假設(shè)a成立,實(shí)驗(yàn)Ⅲ的操作及現(xiàn)象是______。
② 進(jìn)一步提出假設(shè)b:NaClO可將I2氧化為IO3。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證實(shí)了假設(shè)b成立,裝置如下圖,其中甲溶液是______,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是______。
(4)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)Ⅱ所得溶液中的IO3:
取實(shí)驗(yàn)Ⅱ所得溶液,滴加稀硫酸至過量,整個(gè)過程均未出現(xiàn)藍(lán)色,一段時(shí)間后有黃綠色刺激性氣味的氣體產(chǎn)生,測(cè)得溶液的pH=2。再加入KI溶液,溶液變藍(lán),說明實(shí)驗(yàn)Ⅱ所得溶液中存在IO3。
① 產(chǎn)生的黃綠色氣體是______。
② 有同學(xué)認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)不能說明實(shí)驗(yàn)Ⅱ所得溶液中存在IO3,理由是______。欲證明實(shí)驗(yàn)Ⅱ所得溶液中存在IO3,改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方案是______。
③ 實(shí)驗(yàn)Ⅱ中反應(yīng)的離子方程式是______。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】研究發(fā)現(xiàn),可以用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質(zhì),利用如圖所示裝置獲得金屬鈣,并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。下列說法中,不正確的是
A. 由TiO2制得1mol金屬Ti,理論上外電路轉(zhuǎn)移4mol電子
B. 陽極的電極反應(yīng)式為:C+2O2--4e-=CO2↑
C. 若用鉛蓄電池作該裝置的供電電源,“+”接線柱應(yīng)連接Pb電極
D. 在制備金屬鈦前后,整套裝置中CaO的總量不變
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】高分子化合物V ( )是人造棉的主要成分之一,合成路線如下:
已知:I.
II.
III.
(R、R1、R2、R3 表示烴基)
(1)A的名稱是________________________。
(2)試劑a是__________________________。
(3) F與A以物質(zhì)的量之比1∶1發(fā)生反應(yīng)生成六元環(huán)狀化合物H,H的結(jié)構(gòu)簡式是_______。
(4)I的結(jié)構(gòu)簡式是________________________。
(5)G的結(jié)構(gòu)簡式是_______________________________;E與J反應(yīng)生成M的化學(xué)方程式是_______________________________________________。
(6)M與C反應(yīng)生成V的化學(xué)方程式是____________________________。
(7)E的同分異構(gòu)體N也可以和J反應(yīng)生成M,N可能的結(jié)構(gòu)簡式是_______(寫一種即可)。
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