【題目】催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生兩個反應(yīng),分別生成CH3OH和CO。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-53.7kJ/mol
II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+ H2O(g)H2
某實驗控制CO2和H2初始投料比為1:2.2,經(jīng)過相同反應(yīng)時間測得如下實驗數(shù)據(jù):
T(K) | 催化劑 | CO2轉(zhuǎn)化率(%) | 甲醇選擇性(%) |
543 | Cat.1 | 12.3 | 42.3 |
543 | Cat.2 | 10.9 | 72.7 |
553 | Cat.1 | 15.3 | 39.1 |
553 | Cat.2 | 12.0 | 71.6 |
[備注]Cat.1:Cu/ZnO納米棒,Cat.2:Cu/ZnO納米片;
甲醇選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比。
已知: ①CO和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為-283.0kJ/mol和285.8kJ/mol
②H2O(1)H2O(g) H3=+440kJ/mol
請回答(不考慮溫度對H的影響):
(1)a.反應(yīng)II的H2=____kJ/mol。
b.800℃時,反應(yīng)I和II對應(yīng)的平衡常數(shù)分別為1.0和2.5,則該溫度下反應(yīng):CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常數(shù)K的數(shù)值為_____。
(2)在圖中分別畫出I在無催化劑、有Cat.1和有Cat.2三種情況下“反應(yīng)過程-能量”示意圖(在圖中標(biāo)注出相應(yīng)的催化劑) ____。
(3)工業(yè)生產(chǎn)甲醇還有如下方法:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
副反應(yīng):2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
若生產(chǎn)過理中在恒壓條件下通入水蒸氣,從化學(xué)平衡的角度分析該操作對生產(chǎn)甲醇帶來的利和弊____。
(4)利用光能和光催化劑,可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2。紫外線照射時,在不同催化劑(1、I、III)作用下,CH4產(chǎn)量隨光照時間的變化如下圖所示。下列說法正確的是____
A.催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率,在反應(yīng)開始時對正反應(yīng)的催化效果更好
B.從圖中可知催化劑I的催化效果更好
C.若光照時間足夠長,三條由線將相交于一點
D.光照15h前,無論用所給的哪種催化劑,該反應(yīng)均未達到平衡
(5)人們正在研究某種鋰一空氣電池,它是一種環(huán)境友好的蓄電池。放電時的總反應(yīng)為:4Li+O2=2Li2O。在充電時,陽極區(qū)發(fā)生的過程比較復(fù)雜,目前普遍認(rèn)可是按兩步反應(yīng)進行,請補充完整。
電極反應(yīng)式:______和Li2O2-2e-=2Li++O2
【答案】+41.20.4利:通入水蒸氣增大了水蒸氣的濃度,使副反應(yīng)平衡左移,減少副反應(yīng)的發(fā)生;弊:恒壓通入水蒸氣相當(dāng)于減壓,使主反應(yīng)平衡左移,甲醇平衡產(chǎn)量降低CD2Li2O-2e-=2Li++Li2O2
【解析】
本題考查反應(yīng)熱的計算,根據(jù)催化劑可降低反應(yīng)的活化能,但反應(yīng)熱不變進行繪圖。
(1)a.根據(jù)CO和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為-283.0kJ/mol和285.8kJ/mol書寫熱化學(xué)方程式:
a:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=-283.0kJ/mol
b:H2(g)+1/2O2(g)=H2O (1) H=-285.8kJ/mol
c:H2O(1)H2O(g) H3=+44.0kJ/mol由蓋斯定律分析將b-a+c得CO2(g) + H2(g) = CO(g)+ H2O(g) H=(-285.8+283.0+44)kJ/mol =+41.2kJ/mol
b.根據(jù)熱化學(xué)方程式:I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-53.7kJ/mol
II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+ H2O(g)H2=+41.2 kJ/mol分析,結(jié)合蓋斯定律,將反應(yīng)I- II得,則該溫度下反應(yīng):CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H=-53.7-41.2 kJ/mol =-94.9 kJ/mol其反應(yīng)的平衡常數(shù)K的數(shù)值1/2.5=0.4。(2)從表中數(shù)據(jù)分析,在催化劑的作用下,甲醇的選擇性更大,說明催化劑Cat.2對反應(yīng)的催化效果更好,催化劑能降低反應(yīng)的活化能,說明使用催化劑Cat.2的反應(yīng)過程中活化能更低,因此圖為。(4)在生產(chǎn)過程中在恒壓條件下通入水蒸氣,利:通入水蒸氣增大了水蒸氣的濃度,使副反應(yīng)平衡左移,減少副反應(yīng)的發(fā)生;弊:恒壓通入水蒸氣相當(dāng)于減壓,使主反應(yīng)平衡左移,甲醇平衡產(chǎn)量降低。(5)A.催化劑能同等程度的影響反應(yīng)速率,故錯誤;B.從圖分析催化劑的催化效果更好,故錯誤;C.三條線不斷上升,催化劑只能影響反應(yīng)速率,不影響平衡,所以足夠長的時間,甲烷的產(chǎn)量會相同,三條線會相交于一點,故正確;D.因為隨著時間的延長,甲烷的產(chǎn)量在增加,說明光照15h前,無論用所給的哪種催化劑,該反應(yīng)均未達到平衡,故正確。故選CD。(5)放電的總反應(yīng)為:4Li+O2=2Li2O,所以充電的總反應(yīng)為2Li2O=4Li+O2,陽極電極總反應(yīng)為2Li2O-4e-=4Li++O2,陽極區(qū)分兩步反應(yīng),第二步Li2O2-2e-=2Li++O2,所以第一步反應(yīng)為總反應(yīng)-第二步反應(yīng)即可得第一步反應(yīng): 2Li2O-2e-=2Li++Li2O2。
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【題目】下列物質(zhì)性質(zhì)與用途對應(yīng)關(guān)系正確的是
性質(zhì) | 用途 | |
A | 硅酸鈉化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 | 制備木材防火劑 |
B | 硅酸溶膠具有 吸附水分的能力 | 硅作半導(dǎo)體的材料 |
C | 二氧化硅硬度大、熔點高 | 氫氟酸在玻璃上刻花紋 |
D | 焦炭具有可燃性 | 焦炭還原二氧化硅 冶煉粗硅 |
A. AB. BC. CD. D
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【題目】如圖A~D四種物質(zhì)均含有同一種元素,A可以是單質(zhì)也可以是氣態(tài)氫化物,D是該元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物,則A、B、C、D中共同含有的元素可能是
A. 氯 B. 鐵 C. 碳 D. 氮
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【題目】80g CuSO45H2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示。
請回答下列問題:
(1)試確定 200℃時固體物質(zhì)的化學(xué)式_________;
(2)取 270℃所得樣品,于 570℃灼燒得到的主要產(chǎn)物是黑色粉末和一種氧化性氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。把該黑色粉末溶解于稀硫酸中,經(jīng)濃縮、冷卻,有晶體析出,該晶體的化學(xué)式為__________,其存在的最高溫度是__________;
(3)上述氧化性氣體與水反應(yīng)生成一種化合物,該化合物的濃溶液與Cu在加熱時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。
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【題目】下列關(guān)于膠體的敘述,不正確的是
A.膠體一定是混合物
B.制作豆腐的過程利用了膠體的性質(zhì)
C.膠體與溶液本質(zhì)特征的區(qū)別是能否發(fā)生丁達爾效應(yīng)
D.膠體微粒具有較大的表面積,能吸附陽離子或陰離子
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【題目】下列除去雜質(zhì)的方法錯誤的是
物質(zhì) | 雜質(zhì) | 除雜劑 | |
A | 鎂粉 | 鋁粉 | 過量燒堿溶液 |
B | FeCl3(溶液) | FeCl2 | 氯氣 |
C | CO2 | HCl | 飽和Na2CO3溶液 |
D | Cl2 | HCl | 飽和食鹽水 |
A.AB.BC.CD.D
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【題目】海帶除供食用外,大量用于制碘。提取碘的途徑如下所示,正確的是
A. 碘元素在海水中也有游離態(tài)存在
B. 在提取的過程中用的氧化劑可以是H2O2
C. 操作A是結(jié)晶或重結(jié)晶
D. B是提純操作,常用蒸餾或分餾
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一種微生物電池可進行多種污水凈化和海水淡化的綜合處理,該電池裝置的示意圖如圖所示,其中污
水中的有機物用C6H10O5表示,海水用食鹽水代替。下列說法正確的是
A. b膜為陰離子交換膜
B. 處理后的含NO3-污水的pH降低
C. 負(fù)極反應(yīng)式為C6H10O5+7H2O+24e-==6CO2↑+24H+
D. 導(dǎo)線中流過lmol電子,理論上有1molCl-通過a膜
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