(14分)研究CO2的利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要意義。
(1)將CO2與焦炭作用生成CO,CO可用于煉鐵等。
已知:①Fe2O3(s) + 3C(石墨) =" 2Fe(s)" + 3CO(g) △H 1 = +489.0 kJ·mol-1
②C(石墨) +CO2(g) = 2CO(g) △H 2 = +172.5 kJ·mol-1
則CO還原Fe2O3(s)的熱化學(xué)方程式為 。
(2)二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向,將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為:
CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K= 。
②取一定體積CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比為1∶3),加入恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng)反應(yīng)過程中測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系如圖1所示,則該反應(yīng)的ΔH 0 (填“>”、“<”或“=”)。
③在兩種不同條件下發(fā)生反應(yīng),測(cè)得CH3OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖2所示,曲線I、Ⅱ?qū)?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KⅠ KⅡ(填“>”、“<”或“=”)。
(3)以CO2為原料還可以合成多種物質(zhì)。
①工業(yè)上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定條件下合成,其反應(yīng)方程式為 。
當(dāng)氨碳比=3,達(dá)平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為60%,則NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為: 。
②用硫酸溶液作電解質(zhì)進(jìn)行電解,CO2在電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷,該電極反應(yīng)的方程式為 。
(1)Fe2O3(s)+3CO(g) = 2Fe(s)+3CO2(g) △H = —28.5 kJ·mol-1
(2)① ;②< ; ③>
(3)(2)2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O 40 % ②CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O
解析試題分析:(1) ①-②×3,整理可得Fe2O3(s)+3CO(g) = 2Fe(s)+3CO2(g) △H = —28.5 kJ/mol。(2)①化學(xué)平衡常數(shù)是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)各種生成物濃度的冪指數(shù)的乘積與各種反應(yīng)物濃度的冪指數(shù)的乘積的比。對(duì)該反應(yīng)來(lái)說(shuō),K=。②由甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系圖示可知:當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后,升高溫度,甲醇的體積分?jǐn)?shù)減小,說(shuō)明升高溫度,化學(xué)平衡逆向移動(dòng)。根據(jù)偏高移動(dòng)原理:升高溫度夢(mèng)幻西游平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。逆反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng),所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。所以ΔH<0。 ③曲線Ⅱ比I先達(dá)到平衡。說(shuō)明溫度溫度曲線Ⅱ>I。由于溫度高,CH3OH含量低,說(shuō)明化學(xué)平衡常數(shù)KⅠ>KⅡ。(3)①根據(jù)質(zhì)量守恒定律,由CO2和NH3在一定條件下合成尿素[CO(NH2)2]的反應(yīng)方程式為2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O。=3,假設(shè)n(CO2)=amol,則n(NH3)=3amol。由于達(dá)平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為60%,所以反應(yīng)消耗的n(CO2)=0.6amol.,根據(jù)方程式中二者的物質(zhì)的量的關(guān)系可知反應(yīng)的NH3的物質(zhì)的量n(NH3)=1.2amol.所以氨氣的轉(zhuǎn)化率為(1.2amol.÷3amol)×100%=40%.②用硫酸溶液作電解質(zhì)進(jìn)行電解,CO2在電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷,則根據(jù)題意可得:該電極反應(yīng)的方程式為CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O。
考點(diǎn):考查熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式、溫度對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的影響、物質(zhì)轉(zhuǎn)化率、電化學(xué)電極式的書寫的知識(shí)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
多晶硅生產(chǎn)工藝流程如下:
(1)粗硅粉碎的目的是 。分離SiHCl3 (l)和SiCl4(l)的方法為 。
(2)900℃以上, H2與SiHCl3發(fā)生如下反應(yīng):SiHCl3 (g)+ H2 (g)Si (s) + 3HCl (g) ΔH >0,其平衡常數(shù)表達(dá)式為K = 。為提高還原時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有 。
(3)該流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是 。
(4)SiCl4與上述流程中的單質(zhì)發(fā)生化合反應(yīng),可以制得SiHCl3,其化學(xué)方程式為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
近年來(lái),碳和碳的化合物在生產(chǎn)生活實(shí)際中應(yīng)用廣泛。
(1)在2升的密閉容器中,充有2mol CO與4mol 水蒸氣,在催化劑作用下進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),CO的轉(zhuǎn)化率和溫度t的關(guān)系如下表:
t(℃) | 750 | 850 | 1000 |
CO% | 0.7 | 2/3 | 0.5 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
接觸法制硫酸工藝中,其主反應(yīng)在450℃并有催化劑存在下進(jìn)行:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);△H<0
(1)該反應(yīng)450℃時(shí)的平衡常數(shù) 500℃時(shí)的平衡常數(shù)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)在一個(gè)固定容積為5L的密閉容器中充入0.20 mol SO2和0. 10molO2,半分鐘后達(dá)到平衡,測(cè)得容器中含SO30.18mol,則= mol.L-1.min-1:若繼續(xù)通入0.20mol SO2和0.10mol O2,則平衡 移動(dòng)(填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向” 或“不”)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:問答題
(14分)工業(yè)上用硫碘開路循環(huán)聯(lián)產(chǎn)氫氣和硫酸的工藝流程如下圖所示:
回答下列問題:
(1)在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________。
(2)在膜反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng):2HI(g)H2(g)十I2 △H>0。若在一定條件下密閉容器中加入l mol HI(g), n(H2)隨時(shí)間(t)的變化如圖所示:
①該溫度下,反應(yīng)平衡常數(shù)K=_______,若升高溫度,K值將_______
(填“增大”、“減小”或“不變?’)。
②用化學(xué)平衡原理解釋使用膜反應(yīng)器及時(shí)分離出H2的目的是___________________
(3)電滲析裝置如下圖所示:
①結(jié)合電極反應(yīng)式解釋陰極區(qū)HIx轉(zhuǎn)化為HI的原理是______________________________
②該裝置中發(fā)生的總反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________
(4)上述工藝流程中循環(huán)利用的物質(zhì)是_________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:問答題
(16分)復(fù)方過氧化氫消毒劑具有高效、環(huán)保、無(wú)刺激無(wú)殘留,其主要成分H2O2。
(1)H2O2不穩(wěn)定、易分解,F(xiàn)e3+、Cu2+等對(duì)其分解起催化作用,為比較Fe3+和Cu2+對(duì)H2O2分解的催化效果,某化學(xué)研究小組同學(xué)分別設(shè)計(jì)了甲、乙兩種實(shí)驗(yàn)裝置。
若利用甲實(shí)驗(yàn),可通過觀察________現(xiàn)象,從而定性比較得出結(jié)論。有同學(xué)提出將FeCl3改為Fe2(SO4)3更為合理,其理由是________;若利用乙實(shí)驗(yàn)可進(jìn)行定量分析,實(shí)驗(yàn)時(shí)均以生成40mL氣體為準(zhǔn),其他可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略,實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是________。
(2)在含有表面活性劑的酸性水溶液中,以碳為電極,通直流電進(jìn)行電解可制取氫氣和過氧化氫,過氧化氫在 (填“陰極”、“陽(yáng)極”)產(chǎn)生。
以H2O2和硼氫化合物NaBH4(B的化合價(jià)為+3價(jià))作原料的燃料電池,可用作通信衛(wèi)星電源。其工作原理如圖所示,寫出a極上的電極反應(yīng)式: ,正極材料采用MnO2,MnO2除了作電極材料之外還可能具有的作用為
(3)鍺(Ge)與碳是同主族元素,最新研究表明有機(jī)鍺具有明顯的抗腫瘤活性,鍺不與NaOH 溶液反應(yīng),但在有H2O2存在時(shí)可與NaOH 溶液反應(yīng)生成鍺酸鹽,其化學(xué)方程式為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:問答題
(15分)某化學(xué)小組為了研究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
【實(shí)驗(yàn)原理】2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4= K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O
【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄】
實(shí)驗(yàn)編號(hào) | 室溫下,試管中所加試劑及其用量 / mL | 室溫下溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間 / min | |||
0.6 mol/L H2C2O4溶液 | H2O | 3 mol/L 稀硫酸 | 0.05mol/L KMnO4溶液 | ||
1 | 3.0 | 2.0 | 2.0 | 3.0 | 1.5 |
2 | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 3.0 | 2.7 |
3 | 1.0 | 4.0 | 2.0 | 3.0 | 3.9 |
實(shí)驗(yàn)編號(hào) | 室溫下,試管中所加試劑及其用量 / mL | 再向試管中加入少量固體 | 室溫下溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間 / min | |||
0.6 mol/L H2C2O4溶液 | H2O | 3 mol/L 稀硫酸 | 0.05 mol/L KMnO4溶液 | |||
4 | 3.0 | 2.0 | 2.0 | 3.0 | | t |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:問答題
(14分) 2SO2(g)+ O2 (g) 2 SO3 (g)是生產(chǎn)硫酸的主要反應(yīng)之一。下表是原料氣按V(SO2):V(O2):V(N2)=7:11:82投料,在1.01×105Pa時(shí),不同溫度下SO2的平衡轉(zhuǎn)化率。
溫度/℃ | 400 | 500 | 600 |
SO2轉(zhuǎn)化率/% | 99.2 | 93.5 | 73.7 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
消除汽車尾氣是減少城市空氣污染的熱點(diǎn)研究課題。
(1)汽車內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)發(fā)生的反應(yīng)N2(g) + O2(g)2NO(g),生成的NO是汽車尾氣的主要污染物。T ℃時(shí),向5L密閉容器中充入6.5 molN2和7.5 molO2,在5 min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),此時(shí)容器中NO的物質(zhì)的量是5 mol(不考慮后續(xù)反應(yīng))。則:
①5 min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率ν(NO) = ;在T ℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K = 。
② 反應(yīng)開始至達(dá)到平衡的過程中,容器中下列各項(xiàng)發(fā)生變化的是 (填序號(hào))。
a.混合氣體的密度 b.混合氣體的壓強(qiáng)
c.正反應(yīng)速率 d.單位時(shí)間內(nèi),N2和NO的消耗量之比
(2)用H2或CO催化還原NO可以達(dá)到消除污染的目的。
已知:2NO(g) = N2(g) + O2(g) ? △H =" —180.5" kJ·mol-1
2H2O(l) =2H2(g) + O2(g) ?△H =" +571.6" kJ·mol-1
則H2(g)與NO(g)反應(yīng)生成N2(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式是
。
(3)當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),增大固體催化劑的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。下圖表示在其他條件不變時(shí),反應(yīng)2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g) + N2(g) 中,NO的濃度[c(NO)]隨溫度(T)、催化劑表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線。
① 該反應(yīng)的?H 0 (填“>”或“<”)。
②若催化劑的表面積S1>S2 ,在右圖中畫出c(NO) 在T1、 S2 條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線(并作相應(yīng)標(biāo)注)。
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