【題目】科學(xué)家積極探索新技術(shù)對(duì)CO2進(jìn)行綜合利用。
I. CO2可用來(lái)合成低碳烯烴。
2CO2(g) +6H2(g)CH2 =CH2(g) +4H2O(g) ΔH= a kJ/mol
請(qǐng)回答:
(1)已知:H2和CH2 =CH2的燃燒熱分別是285.8kJ/mol和1411.0kJ/mol,且H2O(g)H2O(1) ΔH = -44.0kJ/mol,則 a=____________kJ/mol。
(2)上述由CO2合成CH2 =CH2的反應(yīng)在__________下自發(fā)進(jìn)行(填“高溫”或“低溫”),理由是___________________。
(3)在體積為1L的密閉容器中,充入3mol H2和1mol CO2,測(cè)得溫度對(duì)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖1所示。下列說(shuō)法正確的是_________。
A.平衡常數(shù)大。KM>KN
B.其他條件不變,若不使用催化劑,則250℃時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率可能位于點(diǎn)M1
C.圖1中M點(diǎn)時(shí),乙烯的體積分?jǐn)?shù)為7.7%
D.當(dāng)壓強(qiáng)或n( H2)/n(CO2)不變時(shí)均可證明化學(xué)反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
(4)保持溫度不變,在體積為VL的恒容容器中以n(H2)∶n(CO2) = 3∶1的投料比加入反應(yīng)物,t0時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡。t1時(shí)將容器體積瞬間擴(kuò)大至2V L并保持不變,t2時(shí)重新達(dá)平衡。請(qǐng)?jiān)趫D2中作出容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量隨時(shí)間變化的圖象_________。
II .利用“ Na—CO2”電池將CO2變廢為寶。
我國(guó)科研人員研制出的可充電“ Na—CO2”電池,以鈉箔和多壁碳納米管(MWCNT)為電極材料,總反應(yīng)為4Na+3CO22Na2CO3+C。放電時(shí)該電池“吸入”CO2,其工作原理如圖3所示:
(5)放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為______________________。
(6)若生成的Na2CO3和C全部沉積在電極表面,當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol e-時(shí),兩極的質(zhì)量差為_________g。
(7)選用髙氯酸鈉—四甘醇二甲醚做電解液的優(yōu)點(diǎn)是___________________________(至少寫(xiě)兩點(diǎn))。
【答案】-127.8 低溫 根據(jù)△G=△H-T△S,△H<0 △S<0,要使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行使△G<0,需低溫下進(jìn)行。 AC
作圖要求:O點(diǎn)坐標(biāo)(0,12.5),t0平衡時(shí)在12.5到20之間,t1時(shí)體積瞬間擴(kuò)大至2VL
時(shí),平衡左移減小,但達(dá)到新平衡大于12.5。 3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C 15.8 導(dǎo)電性好、與金屬鈉不反應(yīng)、難揮發(fā)等特點(diǎn)(合理給分)
【解析】
(1)已知H2(g)、C2H4(g)的燃燒熱分別是-285.8kJ/mol、-1411.0kJ/mol,則有:①H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol;②C2H4(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2CO2(g)△H=-1411.0kJ/mol;③H2O(g)H2O(1) ΔH = -44.0 kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律 ①×6-②-③×4可得:2CO2(g) +6H2(g)CH2 =CH2(g) +4H2O(g)△H=(-285.8kJ/mol)×6-(-1411.0kJ/mol)-(-44.0 kJ/mol)×4=-127.8kJ/mol;
(2)2CO2(g) +6H2(g)CH2 =CH2(g) +4H2O(g)△H=-127.8 kJ/mol,反應(yīng)的△H<0,△S<0,根據(jù)△G=△H-T△S,需要△G<0,即低溫下反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行,故答案為:低溫;根據(jù)△G=△H-T△S,△H<0 ,△S<0,要使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行使△G<0,需低溫下進(jìn)行;
(3)A、升高溫度二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率減低,則升溫平衡逆向移動(dòng),所以M化學(xué)平衡常數(shù)大于N,故A正確;
B.使用催化劑,平衡不移動(dòng),溫度不變,平衡時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率不變,故B錯(cuò)誤;
C、設(shè)開(kāi)始投料n(H2)為3mol,則n(CO2)為1mol,所以當(dāng)在M點(diǎn)平衡時(shí)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為50%,
所以有 6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)
開(kāi)始(mol/L) 3 1 0 0
轉(zhuǎn)化 1.5 0.5 0.25 1
平衡 1.5 0.5 0.25 1
所以乙烯的體積分?jǐn)?shù)為×100%=7.7%C正確;
D.該反應(yīng)屬于氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化的反應(yīng),當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)表示已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài),反應(yīng)中 n( H2)/n(CO2)始終不變,不能證明化學(xué)反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài),故D錯(cuò)誤;
故選AC;
(4)反應(yīng)前混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量==12.5,所以起點(diǎn)坐標(biāo)為(0,12.5),隨著反應(yīng)進(jìn)行,氣體的物質(zhì)的量減小,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大,至t0時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡,若全部轉(zhuǎn)化為CH2=CH2和H2O平均相對(duì)分子質(zhì)量==20,則t0達(dá)平衡時(shí)應(yīng)在區(qū)間(12.5,20),t1時(shí)將容器體積瞬間擴(kuò)大至2V L,平衡向逆方向移動(dòng),t2時(shí)重新達(dá)平衡,平均相對(duì)分子質(zhì)量減小,t2達(dá)平衡時(shí) 應(yīng)大于12.5,所以圖象為,故答案為:;
(5)“吸入”CO2時(shí)是原電池裝置,正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為:4Na++3CO2+4e-═2Na2CO3+C;
(6)若生成的Na2CO3和C全部沉積在電極表面,當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2 mol e-時(shí),負(fù)極溶解0.1mol鈉,質(zhì)量為4.6g,正極生成0.1mol碳酸鈉和0.05mol碳,質(zhì)量為10.6g+0.6g=11.2g,兩極的質(zhì)量差為4.6g +11.2g=15.8 g;
(7)髙氯酸鈉—四甘醇二甲醚做電解液的優(yōu)點(diǎn)有導(dǎo)電性好、與金屬鈉不反應(yīng)、難揮發(fā)等特點(diǎn),故答案為:導(dǎo)電性好、與金屬鈉不反應(yīng)、難揮發(fā)等特點(diǎn)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】甲、乙、丙、丁、戊五種物質(zhì)中,甲、乙、丙中均含有某種相同的元素,它們之間具有如圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系(反應(yīng)條件及部分產(chǎn)物已略去)。下列有關(guān)物質(zhì)的推斷不正確的是( )
選項(xiàng) | 假設(shè) | 結(jié)論 |
A | 甲為Al(OH)3 | 丁可能是鹽酸 |
B | 甲為Na2CO3溶液 | 戊可能是CO2 |
C | 甲為Fe | 丁可能是鹽酸 |
D | 甲為N2 | 戊可能是氧氣 |
A. A B. B C. C D. D
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】36.5 g HCl氣體溶解在1 L水中(水的密度為1 g·cm-3),所得溶液的密度為ρ g·cm-3,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w,物質(zhì)的量濃度為c,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,下列敘述中正確的是
A.所得溶液的物質(zhì)的量濃度:c=1 mol·L-1B.所得溶液中含有NA個(gè)HCl分子
C.36.5 g HCl氣體占有體積為22.4 LD.所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù):w=×100%
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3 (g) △H<0,在某一時(shí)間段中反應(yīng)速率與反應(yīng)過(guò)程的曲線(xiàn)關(guān)系如圖,t1、t3、t4時(shí)刻外界條件有所改變。下列說(shuō)法正確的是( )
A. t5~t6時(shí)氨氣的體積分?jǐn)?shù)最大 B. t3時(shí)升高了溫度
C. t1時(shí)加入催化劑 D. t4時(shí)減小壓強(qiáng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】常溫下,現(xiàn)有0.1mol·L-1NH4HCO3溶液,pH=7.8。已知含氮(或含碳)各微粒的分布分?jǐn)?shù)(平衡時(shí),各微粒濃度占總微粒濃度之和的分?jǐn)?shù))與pH的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是
A. 當(dāng)pH=9時(shí),溶液中存在下列關(guān)系:c(NH4+)>c(HCO3-)>c(NH3·H2O)>c(CO32-)
B. NH4HCO3溶液中存在下列關(guān)系:<1
C. 向pH=6.5的上述溶液中逐滴滴加氫氧化鈉溶液時(shí),NH4+和HCO3-濃度逐漸減小
D. 分析可知,常溫下水解平衡常數(shù)Kh(HCO3-)的數(shù)量級(jí)為10-7
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】現(xiàn)有反應(yīng)aA(g)+bB(g) pC(g),已知:達(dá)到平衡后,升高溫度,B的轉(zhuǎn)化率變大;減小壓強(qiáng),C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小。
(1)該反應(yīng)的逆反應(yīng)是________反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”),且a+b______p(填“<”、“>”或“=”)。
(2)溫度、容器體積不變,平衡后加入B,A的轉(zhuǎn)化率_________,B的轉(zhuǎn)化率_________。(填“增大”、“減小”或“不變”)
(3)若升高溫度,再次平衡時(shí),B、C的濃度之比將_____________。(填“增大”、“減小”或“不變”)
(4)若加入催化劑,再次平衡時(shí)氣體混合物的總物質(zhì)的量___________。(填“增大”、“減小”或“不變”)
(5)若B是有色氣體,A、C無(wú)色,平衡后壓縮容器體積為原來(lái)的一半,再次平衡時(shí),容器內(nèi)氣體顏色____。若維持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變,充入Ne,再次平衡時(shí),容器內(nèi)氣體顏色__________。(填“變深”、“變淺”或“不變”)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】取一支硬質(zhì)大試管,通過(guò)排飽和食鹽水的方法先后收集半試管甲烷和半試管氯氣(如圖),下列對(duì)于試管內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)及現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是
A. 此反應(yīng)無(wú)光照也可發(fā)生
B. 甲烷和Cl2反應(yīng)后的產(chǎn)物只有CH3Cl和HCl
C. 盛放飽和食鹽水的水槽底部會(huì)有少量晶體析出
D. CH4和Cl2完全反應(yīng)后液面上升,液體充滿(mǎn)試管
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某小組利用下面的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),②、③中溶液均足量,操作和現(xiàn)象如下表。
實(shí)驗(yàn) | 操作 | 現(xiàn)象 |
Ⅰ | 向盛有Na2S溶液的①中持續(xù)通入CO2至過(guò)量 | ②中產(chǎn)生黑色沉淀,溶液的pH降低; ③中產(chǎn)生白色渾濁,該渾濁遇酸冒氣泡 |
Ⅱ | 向盛有NaHCO3溶液的①中持續(xù)通入H2S氣體至過(guò)量 | 現(xiàn)象同實(shí)驗(yàn)Ⅰ |
資料:CaS遇水完全水解
由上述實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論不正確的是
A. ③中白色渾濁是CaCO3
B. ②中溶液pH降低的原因是:H2S+Cu2+ == CuS↓+2H+
C. 實(shí)驗(yàn)Ⅰ①中CO2過(guò)量發(fā)生的反應(yīng)是:CO2+H2O+ S2== CO32+ H2S
D. 由實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ不能比較H2CO3和H2S酸性的強(qiáng)弱
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】依據(jù)下圖中氮元素及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系,回答問(wèn)題:
(1)圖1中,X的化學(xué)式為___,從化合價(jià)上看,X具有___性(“氧化”、“還原”)。
(2)回答下列關(guān)于NH3的問(wèn)題:
①實(shí)驗(yàn)室常用NH4Cl與Ca(OH)2制取氨氣,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。
②下列試劑不能用于干燥NH3的是___(填字母)。
A.濃硫酸 B.堿石灰 C.NaOH固體
③若要收集一瓶氨氣,請(qǐng)將上述裝置補(bǔ)充完整,在圖2虛框內(nèi)畫(huà)出連接圖___。
④氨氣是重要的化工原料,可以合成多種物質(zhì),寫(xiě)出其催化氧化的化學(xué)方程式__________________________ 。
(3)回答下列關(guān)于NO、NO2的問(wèn)題:
①汽車(chē)排氣管上裝有催化轉(zhuǎn)化器可減少尾氣對(duì)環(huán)境的污染,汽車(chē)尾氣中的有害氣體CO和NO反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為無(wú)害氣體排放,寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:___________________
②NO和NO2按一定比例混合可以被NaOH溶液完全吸收,寫(xiě)出相關(guān)化學(xué)方程式_____________。
工業(yè)生產(chǎn)中利用氨水吸收SO2和NO2,原理如下圖所示:
NO2被吸收過(guò)程的離子方程式是____________。
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