【題目】CO2和CO可作為工業(yè)合成甲醇(CH3OH)的直接碳源,還可利用CO2據(jù)電化學(xué)原理制備塑料,既減少工業(yè)生產(chǎn)對(duì)乙烯的依賴,又達(dá)到減少CO2排放的目的。
(1)利用CO2和H2反應(yīng)合成甲醇的原理為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。
上述反應(yīng)常用CuO和ZnO的混合物作催化劑。相同的溫度和時(shí)間段內(nèi),催化劑中CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)CO2的轉(zhuǎn)化率和CH3OH的產(chǎn)率影響的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示:
ω(CuO)/% | 10 | 20 | 30 | 4b | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
CH3OH的產(chǎn)率 | 25% | 30% | 35% | 45% | 50% | 65% | 55% | 53% | 50% |
CO2的轉(zhuǎn)化率 | 10% | 13% | 15% | 20% | 35% | 45% | 40% | 35% | 30% |
由表可知,CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________催化效果最佳。
(2)利用CO和H2在一定條件下可合成甲醇,發(fā)生如下反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),其兩種反應(yīng)過(guò)程中能量的變化曲線如下圖a、b所示,下列說(shuō)法正確的是(______)
A.上述反應(yīng)的ΔH=-91kJ·mol-1
B.a(chǎn)反應(yīng)正反應(yīng)的活化能為510kJ·mol-1
C.b過(guò)程中第Ⅰ階段為吸熱反應(yīng),第Ⅱ階段為放熱反應(yīng)
D.b過(guò)程使用催化劑后降低了反應(yīng)的活化能和ΔH
E.b過(guò)程的反應(yīng)速率:第Ⅱ階段>第Ⅰ階段
(3)①在1L的恒定密閉容器中按物質(zhì)的量之比1︰2充入CO和H2,測(cè)得平衡混合物中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)在不同壓強(qiáng)下隨溫度的變化情況如圖1所示,則壓強(qiáng)P2________P1(填“>”、“<”或“=”);平衡由A點(diǎn)移至C點(diǎn)、D點(diǎn)移至B點(diǎn),分別可采取的具體措施為________、________;在c點(diǎn)時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率為________。
②甲和乙兩個(gè)恒容密閉容器的體積相同,向甲中加入1molCO和2molH2,向乙中加入2molCO和4molH2,測(cè)得不同溫度下CO的平衡轉(zhuǎn)化率如圖2所示,則L、M兩點(diǎn)容器內(nèi)壓強(qiáng):P(M)________2P(L);平衡常數(shù):K(M)________K(L)。(填“>”、“<”或“=”)
(4)以納米二氧化鈦膜為工作電極,稀硫酸為電解質(zhì)溶液,在一定條件下通入CO2進(jìn)行電解,在陰極可制得低密度聚乙烯(簡(jiǎn)稱LDPE)。
①電解時(shí),陰極的電極反應(yīng)式是________。
②工業(yè)上生產(chǎn)1.4×102kg的LDPE,理論上需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下________L的CO2。
【答案】60% ACE ①< 保持壓強(qiáng)為p2,將溫度由250℃升高到300℃ 保持溫度為300℃,將壓強(qiáng)由p3增大到p1 75% > < ①2n CO2 + 12nH+ + 12n e— == + 4n H2O ②2.24×105
【解析】
根據(jù)反應(yīng)前后的能量變化分析反應(yīng)是吸熱還是放熱;根據(jù)勒夏特列原理分析平衡的移動(dòng)及計(jì)算轉(zhuǎn)化率;根據(jù)電解原理書寫電極反應(yīng)及進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
(1)由表可知,CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%催化效果最佳,故答案為:50%;
(2)A.由圖所示:ΔH=419kJ·mol-1-510kJ·mol-1=-91kJ·mol-1,故A正確;
B.由圖所示:a反應(yīng)正反應(yīng)的活化能為419kJ·mol-1,故B錯(cuò)誤;
C.由圖所示:第Ⅰ階段反應(yīng)之后的產(chǎn)物能量高于起始產(chǎn)物的能量,所以第Ⅰ階為吸熱反應(yīng),同時(shí)第Ⅰ階段反應(yīng)之后的產(chǎn)物能量高于最終產(chǎn)物的能量,所以第Ⅱ階段為放熱反應(yīng),故C正確;
D.b過(guò)程使用催化劑后降低了反應(yīng)的活化能,但ΔH不變,故D錯(cuò)誤;
E.由圖所示,b過(guò)程第Ⅱ階段的活化能小于第Ⅰ階段,所以反應(yīng)速率:第Ⅱ階段>第Ⅰ階段,故E正確;
故答案為:ACE;
(3)①根據(jù)勒夏特列原理,壓強(qiáng)增大平衡正方向移動(dòng),由圖所示,300度時(shí),C點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率小于B點(diǎn),故P2<P1;平衡由A點(diǎn)移至C點(diǎn)是恒壓的條件下是使平衡逆向移動(dòng),措施為保持壓強(qiáng)為p2,將溫度由250℃升高到300℃;D點(diǎn)移至B點(diǎn)是溫度不變平衡正向移動(dòng),可采取的具體措施為保持溫度為300℃,將壓強(qiáng)由p3增大到p1;在c點(diǎn)時(shí),甲醇的體積分?jǐn)?shù)為50%,設(shè)甲醇的物質(zhì)的量為n,則反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為n,剩余CO的物質(zhì)的量為1/3n,則CO的轉(zhuǎn)化率為×100%= 75%;
故答案為:<;保持壓強(qiáng)為p2,將溫度由250℃升高到300℃;保持溫度為300℃,將壓強(qiáng)由p3增大到p1;75%;
②M和L點(diǎn),CO的準(zhǔn)化率相同,因?yàn)轶w積相同,且乙中氣體是甲中氣體的2倍,則相同溫度時(shí),P(M)=2P(L),M點(diǎn)的溫度高,所以P(M)>2P(L);平衡常數(shù)只和溫度有關(guān),該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度越高反應(yīng)進(jìn)行的限度越小,平衡常數(shù)越小,所以K(M)<K(L);
故答案為:>;<;
(4)①電解時(shí),陰極得電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式是2nCO2 + 12nH+ + 12n e— = + 4n H2O;
②n(CO2)==1×104,V(CO2)=22.4×104=2.24×105;
故答案為:2n CO2 + 12nH+ + 12n e— = + 4n H2O;2.24×105。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列條件下,兩瓶氣體所含原子數(shù)一定相等的是( )
A.同溫度、同體積的H2和N2B.同體積、同密度的C2H4和CH4
C.同質(zhì)量、不同密度的N2和COD.同壓強(qiáng)、同體積的N2O和CO2
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列裝置圖及有關(guān)說(shuō)法正確的是( )
A. 裝置①中K鍵閉合時(shí),片刻后CuSO4溶液中c(Cl-)增大
B. 裝置①中K鍵閉合時(shí),片刻后可觀察到濾紙a點(diǎn)變紅色
C. 裝置②中鐵腐蝕的速度由大到小的順序是:只閉合K1>只閉合K3>只閉合K2>都斷開(kāi)
D. 裝置③中當(dāng)鐵制品上析出1.6銅時(shí),電源負(fù)極輸出的電子數(shù)為0.025NA
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某同學(xué)欲用98%的濃H2SO4(ρ=1.84g/cm3)配制成500mL 0.5mol/L的稀H2SO4。
(1)填寫下列操作步驟:
①所需濃H2SO4的體積為_____。
②如果實(shí)驗(yàn)室有10mL、20mL、50mL量筒,應(yīng)選用____mL量筒量取。
③將量取的濃H2SO4沿玻璃棒慢慢注入盛有約100mL水的____里,并不斷攪拌,目的是_____。
④立即將上述溶液沿玻璃棒注入_____中,并用50mL蒸餾水洗滌燒杯2~3次,并將洗滌液注入其中,并輕輕振蕩搖勻。
⑤加水至距刻度____處,改用_____加水,使溶液的凹液面正好跟刻度相平。蓋上瓶塞,上下顛倒數(shù)次,搖勻。
(2)請(qǐng)指出上述操作中一處明顯錯(cuò)誤:______。
(3)誤差(填偏高、偏低、無(wú)影響)
操作②中量取時(shí)發(fā)現(xiàn)量筒不干凈,用水洗凈后直接量取,所配溶液濃度將____;
若容量瓶中洗凈后未干燥,殘留少量水,則所配制的溶液濃度_____;
操作⑤中,若定容時(shí),眼睛俯視,則所配制的溶液濃度______。
(4)若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)加蒸餾水時(shí)不慎超過(guò)了刻度如何處理?______;
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】25℃時(shí),改變0.1mol/L弱酸RCOOH溶液的pH,溶液中RCOOH分子的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)δ(RCOOH)隨之改變[已知,甲酸(HCOOH)]與丙酸(CH3CH2COOH)溶液中δ(RCOOH)與pH的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是
A. 圖中M、N兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液中的c(OH-)比較:前者>后者
B. 丙酸的電離常數(shù)K=10-4.88
C. 等濃度的HCOONa和CH3CH2COONa兩種溶液的pH比較:前者>后者
D. 將0.1 mol/L的HCOOH溶液與0.1 mol/L的HCOONa溶液等體積混合,所得溶液中:c(Na+)>c(HCOOH)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列提供了有關(guān)物質(zhì)的熔點(diǎn),根據(jù)表中的數(shù)據(jù),下列判斷錯(cuò)誤的是
A. AlF3晶體是離子晶體,AlCl3晶體是分子晶體
B. AlF3晶體的晶格能小于NaCl晶體的晶格能
C. 同族元素的氧化物可以形成不同類型的晶體
D. 不同族元素的氯化物可以形成相同類型的晶體
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】用于新冠肺炎疫情環(huán)境消毒用的“84消毒液”的主要成分是次氯酸鈉(NaClO),按物質(zhì)的組成和性質(zhì)進(jìn)行分類,次氯酸鈉屬于
A.氧化物B.酸C.堿D.鹽
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】三元鋰電池是以鎳鈷錳為正極材料的新型電池,鎳鈷錳材料可表示為L(zhǎng)i1-nNixCoyMnzO2,x+y+z=1,通常簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)i1-nMO2,Ni、Co、Mn三種元素分別顯+2、+3、+4價(jià)。其充電時(shí)總反應(yīng)為:LiMO2+C6Li1-nMO2+LinC6。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 放電和充電時(shí),電解液的主要作用都是傳遞離子,構(gòu)成閉合回路
B. 在Li1-nMO2材料中,若x︰y︰z=2︰3︰5,則n=0.3
C. 放電時(shí),正極反應(yīng)為:Li1-nMO2+nLi++ne-=LiMO2
D. 充電時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2amol電子,負(fù)極材料減重1.4ag
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖是金屬鎂和鹵素單質(zhì)(X2)反應(yīng)的能量變化示意圖。
下列說(shuō)法正確的是
A. 鹵素單質(zhì)(X2)與水反應(yīng)均可生成兩種酸
B. 用電子式表示MgF2的形成過(guò)程為:
C. 熱穩(wěn)定性:MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2
D. 由圖可知此溫度下MgI2(s)與Cl2(g)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:MgI2(s)+Cl2(g)=MgCl2(s)+I(xiàn)2(g),ΔH=-277kJ·mol-1
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