【題目】CO2和CH4是兩種主要的溫室氣體,通過CH4和CO2反應(yīng)制造更高價值的化學(xué)品是目前的研究目標。
(1)250℃時,以鎳合金為催化劑,向4L容器中通入6mol CO2、6mol CH4,發(fā)生如下反應(yīng):
CO2(g) + CH4(g)2CO(g) + 2H2(g)。平衡體系中各組分的體積分數(shù)如下表:
物質(zhì) | CH4 | CO2 | CO | H2 |
體積分數(shù) | 0.1 | 0.1 | 0.4 | 0.4 |
①此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________________。
②已知:CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) △H=-890.3kJmol-1,CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) △H=+2.8kJmol-1,2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) △H=-566.0kJmol-1,反應(yīng)CO2(g) + CH4(g)2CO(g) + 2H2(g)的△H=_______。
(2)以二氧化鈦表面覆蓋的Cu2Al2O4為催化劑,可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成為乙酸。
①在不同溫度下,催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的變化關(guān)系如圖所示。250~300℃時,溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_________。
②為了提高該反應(yīng)中CH4的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是__________________。
③將Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的離子方程式為___________________。
(3)以CO2為原料可以合成多種物質(zhì)。
①聚碳酸酯是一種易降解的新型合成材料,它是由CO2加聚而成的。寫出聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)簡式:__________。
②以氫氧化鉀水溶液作為電解質(zhì)進行電解,CO2在銅電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷,電極反應(yīng)式為____________。
【答案】64 +247.3 kJ·mol-1 溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低 增大反應(yīng)壓強或增大CO2的濃度 3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++ 6Al3++2NO↑+16 H2O CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-
【解析】
(1)①由題意建立三段式計算可得;
②由蓋斯定律計算可得;
(2)①由圖可知溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低;
②增大反應(yīng)壓強或增大CO2的濃度,平衡正向移動,反應(yīng)物CH4的轉(zhuǎn)化率增大;
③Cu2Al2O4拆成氧化物的形式:Cu2OAl2O3,與硝酸反應(yīng)硝酸銅、硝酸鋁、一氧化氮和水;
(3)①CO2分子中含有碳氧雙鍵,一定條件下發(fā)生加聚反應(yīng);
②由碳元素化合價變化可知,CO2在陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成甲烷。
(1)①設(shè)反應(yīng)消耗二氧化碳的物質(zhì)的量為x,由題意建立如下三段式:
由CH4的體積分數(shù)為0.1可得=0.1,解得X=4,則化學(xué)平衡常數(shù)K===64,故答案為:64;
②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJmol-1①
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2(g)△H=2.8kJmol-1②
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJmol-1③
根據(jù)蓋斯定律,由①+②×2-③×2得,CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g),則△H=-890.3kJmol-1+2.8kJmol-1×2+566.0kJmol-1×2=+247.3 kJmol-1,故答案為:+247.3 kJmol-1;
(2)①由圖可知溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低,則溫度升高而乙酸的生成速率降低,故答案為:溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低;
②增大反應(yīng)壓強或增大CO2的濃度,平衡正向移動,反應(yīng)物CH4的轉(zhuǎn)化率增大,故答案為增大反應(yīng)壓強、增大CO2的濃度;
③Cu2Al2O4拆成氧化物的形式:Cu2OAl2O3,與硝酸反應(yīng)硝酸銅、硝酸鋁、一氧化氮和水,反應(yīng)的離子方程式為3Cu2Al2O4+32H++2NO3-= 6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O,故答案為:3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++ 2NO↑+16H2O;
(3)①CO2分子中含有碳氧雙鍵,一定條件下發(fā)生加聚反應(yīng)生成,故答案為:;
②由碳元素化合價變化可知,CO2在陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成甲烷,電極反應(yīng)式為:CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-,故答案為:CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列涉及化學(xué)學(xué)科觀點的有關(guān)說法正確的是
A. 微粒觀:二氧化硫是由硫原子和氧原子構(gòu)成的
B. 轉(zhuǎn)化觀:升高溫度可以將不飽和硝酸鉀溶液轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡?/span>
C. 守恒觀:1g鎂與1g稀硫酸充分反應(yīng)后所得的溶液質(zhì)量為2g
D. 結(jié)構(gòu)觀:金剛石和石墨由于結(jié)構(gòu)中碳原子的排列方式不同,性質(zhì)存在著較大的差異
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鋇在氧氣中燃燒時得到一種鋇的氧化物晶體,結(jié)構(gòu)如圖所示,有關(guān)說法不正確的是( 。
A. 該晶體屬于離子晶體
B. 晶體的化學(xué)式為Ba2O2
C. 該晶體晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相似
D. 與每個Ba2+距離相等且最近的Ba2+共有12個
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】乙炔是一種重要的有機化工原料,以乙炔為原料在不同的反應(yīng)條件下可以轉(zhuǎn)化成以下化合物:
下列說法正確的是( )
A.1mol乙烯基乙炔能與 3mol Br2發(fā)生加成反應(yīng)
B.正四面體烷二氯取代產(chǎn)物只有1種
C.環(huán)辛四烯核磁共振氫譜有2組峰
D.環(huán)辛四烯與苯互為同系物
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某學(xué)習(xí)小組通過下列裝置探究 MnO2與FeCl3·6H2O反應(yīng)產(chǎn)物。
(查閱資料)FeCl3是一種共價化合物,熔點306℃,沸點315℃。
實驗編號 | 操作 | 現(xiàn)象 |
實驗 1 | 按上圖所示,加熱A中MnO2與FeCl3·6H2O混合物 | ①試管A中固體部分變液態(tài),上方出現(xiàn)白霧 ②稍后,產(chǎn)生黃色氣體,管壁附著黃色液滴 ③試管B中KI-淀粉溶液變藍 |
實驗 2 | 把A中的混合物換為FeCl3·6H2O,B中溶液換為KSCN溶液,加熱。 | A中固體部分變液態(tài),產(chǎn)生白霧和黃色氣體,B中KSCN溶液變紅 |
(實驗探究)實驗操作和現(xiàn)象如下表:
(問題討論)
(1)實驗前首先要進行的操作是______________________________。
(2)實驗1和實驗2產(chǎn)生的白霧是_______(填化學(xué)式)溶解在水中形成的小液滴。
(3)請用離子方程式解釋實驗2中黃色氣體使KI-淀粉溶液變藍色的原因_____________。
(4)為確認黃色氣體中含有Cl2,學(xué)習(xí)小組將實驗1中試管B內(nèi)KI-淀粉溶液替換為NaBr溶液,發(fā)現(xiàn)B中溶液呈橙色,經(jīng)檢驗無Fe2+,說明黃色氣體中含有Cl2。用鐵氰化鉀溶液檢驗Fe2+的離子方程式是_________________________________。選擇NaBr溶液的原因是________________________________________________________________。
(實驗結(jié)論)
(5)實驗1充分加熱后,若反應(yīng)中被氧化與未被氧化的氯元素質(zhì)量之比為1:2,則A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________。
(實驗反思)
該學(xué)習(xí)小組認為實驗1中溶液變藍,也可能是酸性條件下,I-被空氣氧化所致,可以先將裝置中的空氣排盡,以排除O2的干擾。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】乙酸是非常重要的工業(yè)原料,其氯代物可由乙酸和氯氣在催化劑的作用下制備。實驗室模擬工業(yè)生產(chǎn)食品香精菠蘿酯( ) 的簡易流程如下。
(1)菠蘿酯的核磁共振氫譜中有__________個吸收峰。
(2)A中官能團的名稱是__________。
(3)根據(jù)流程寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式:
i.制備A: __________;該反應(yīng)屬于__________反應(yīng)。
ii.反應(yīng)室I中的反應(yīng): __________。
(4)分離室II的操作是用飽和Na2CO3溶液洗滌,而不用NaOH洗滌的原因是__________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】美國科學(xué)家John B.Goodenough榮獲2019年諾貝爾化學(xué)獎,他指出固態(tài)體系鋰電池是鋰電池未來的發(fā)展方向。Kumar等人首次研究了固態(tài)可充電、安全性能優(yōu)異的鋰空氣電池,其結(jié)構(gòu)如圖所示。已知單位質(zhì)量的電極材料放出電能的大小稱為電池的比能量。下列說法正確的是
A.放電時,a極反應(yīng)為:Al-3e-=A13+,b極發(fā)生還原反應(yīng)
B.充電時,Li+由a極通過固體電解液向b極移動
C.與鉛蓄電池相比,該電池的比能量小
D.電路中轉(zhuǎn)移4mole-,大約需要標準狀況下112L空氣
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】向某Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中加入少量的BaCl2固體(溶液體積變化、溫度變化忽略不計),測得溶液中離子濃度的關(guān)系如圖所示,下列說法正確的是( )
已知:Ksp(BaCO3)=2.4010-9
A.A、B、C三點對應(yīng)溶液pH的大小順序為:A>B>C
B.A點對應(yīng)的溶液中存在:c(CO32-)< c(HCO3-)
C.B點溶液中 c(CO32-)=0.24mol/L
D.向C點溶液中通入CO2可使C點溶液向B點溶液轉(zhuǎn)化
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】莫爾鹽[(NH4)2Fe(SO4)26H2O,Mr=392]是一種重要的還原劑,在空氣中比一般的亞鐵鹽穩(wěn)定。某學(xué)習(xí)小組設(shè)計如下實驗制備少量的莫爾鹽并測定其純度;卮鹣铝袉栴}:
Ⅰ.制取莫爾鹽:
(1)連接裝置,檢査裝置氣密性。將0.1mol(NH4)2SO4,晶體置于玻璃儀器中__________(填儀器名稱),將6.0g潔浄鐵屑加入錐形瓶中。
(2)①打開分液漏斗瓶塞,關(guān)閉活塞K3,打開K2、K1,加完55.0mL2molL-1稀硫酸后關(guān)閉K1.A裝置中反應(yīng)的離子方程式為______________。
②待大部分鐵粉溶解后,打開K3、關(guān)閉K2,此時可以看到的現(xiàn)象為___________________________________。
③關(guān)閉活塞K2、K3,采用100℃水浴蒸發(fā)B中水分,液面產(chǎn)生晶膜時,停止加熱,冷卻結(jié)晶、___、用無水乙醇洗滌晶體。該反應(yīng)中硫酸需過量,保持溶液的pH在1~2之間,其目的為_______________________________。
④裝置C的作用為___________________,裝置C存在的缺點是____________________。
Ⅱ.測定莫爾鹽樣品的純度
(3)稱取所得莫爾鹽樣品10.0g,用煮沸后冷卻的蒸餾水配成100mL溶液,取20.00mL溶液加入稀硫酸,用0.1molL-1的KMnO4溶液滴定,達到滴定終點時消耗10.00mLKMnO4溶液。滴定反應(yīng)的離子方程式為_______________________,該樣品的純度為______。
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