【題目】二氧化碳減排和再利用技術(shù)是促進(jìn)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)環(huán)保的重要措施。將工業(yè)廢氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇,其原理是:
CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g) △H=-53.7kJ/mol
(1) 308K時(shí),向2L密閉容器中通入0.04 mol CO2和0.08 mol H2,測(cè)得其壓強(qiáng)(p)隨時(shí)間(t)變化如圖1中曲線I所示。
①反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)平衡時(shí),υ(H2)=________;該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為______mol-2·L2。
②若只改變某一條件,其他條件相同時(shí),曲線變化為II,則改變的條件是____。
(2)還可以通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)CO2向CH3OH的轉(zhuǎn)化:
反應(yīng)I:CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) △H<0
反應(yīng)Ⅱ:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H<0
反應(yīng)I和反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K隨溫度T的變化如圖2所示。
①根據(jù)圖中數(shù)據(jù)分析可知,T1____T2(填“>”、“<”或“=”);T2時(shí)CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡常數(shù)K=_______;
②目前,許多國(guó)家采用CO2代替CO(以煤和天然氣為原料)生產(chǎn)CH3OH,其優(yōu)點(diǎn)是_________。
(3)用電解法可將CO2轉(zhuǎn)化為多種燃料,原理如圖3。銅電極上產(chǎn)生HCOOH的電極反應(yīng)式為_________。
【答案】0.006mol/(L·min) 104 加入催化劑 < 8 CO以煤和天然氣為原料,投資較高,且生產(chǎn)成本受煤和天然氣價(jià)格影響較大,CO2來(lái)源廣泛,它還是溫室氣體,可以解決環(huán)境污染 CO2+2e-+2H+=HCOOH
【解析】
(1)①開(kāi)始時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量=(0.04+0.08)mol=0.12mol,恒溫恒容條件下,氣體物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比,則平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量=×0.12mol=0.08mol,根據(jù)方程式知,如果有3mol氫氣完全反應(yīng),則混合氣體物質(zhì)的量減少2mol,則混合氣體減少(0.12-0.08)mol=0.04mol,則消耗n(H2)=×0.04mol=0.06mol,反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)平衡時(shí),υ(H2)=計(jì)算;
利用化學(xué)平衡常數(shù)的含義計(jì)算可逆反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g)的化學(xué)平衡常數(shù);
②改變條件時(shí)只縮短了反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間,但是平衡時(shí)壓強(qiáng)不變;
(2)①I、II的正反應(yīng)都是放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),化學(xué)平衡常數(shù)減。
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)△H<0
反應(yīng)Ⅱ:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H<0
將方程式I+II可得相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K與這兩個(gè)已知反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系;
②CO需要煤和天然氣制取,且生產(chǎn)成本受原料價(jià)格影響;二氧化碳是溫室氣體,還能解決溫室效應(yīng);
(3)根據(jù)圖知,Cu作陰極,陰極上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成HCOOH。
(1)①開(kāi)始時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量=(0.04+0.08)mol=0.12mol,恒溫恒容條件下,氣體物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比,則平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量=×0.12mol=0.08mol,根據(jù)方程式知,如果有3mol氫氣完全反應(yīng),則混合氣體物質(zhì)的量減少2mol,則混合氣體減少(0.12-0.08)mol=0.04mol,則消耗n(H2)=×0.04mol=0.06mol,反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)平衡時(shí),υ(H2)==0.006mol/(L·min);
可逆反應(yīng)CO2(g) + 3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g)
開(kāi)始(mol)0.04 0.08 0 0
消耗(mol)0.02 0.06 0.02 0.02
平衡(mol)0.02 0.02 0.02 0.02
化學(xué)平衡常數(shù)K==104L2/mol2;
②改變條件時(shí)只縮短了反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間,但是平衡時(shí)壓強(qiáng)不變,催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率不影響平衡移動(dòng),所以改變的條件是加入催化劑;
(2)①I、II的正反應(yīng)都是放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),化學(xué)平衡常數(shù)減小,根據(jù)圖知,從左向右化學(xué)平衡常數(shù)依次減小說(shuō)明溫度依次升高,所以T1<T2;
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)△H<0
反應(yīng)Ⅱ:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H<0
將方程式I+II得CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g),化學(xué)平衡常數(shù)K=K1·K2=4×2=8;
②CO需要煤和天然氣制取,投資較高,且生產(chǎn)成本受煤和天然氣價(jià)格影響較大;二氧化碳來(lái)源廣泛,且是溫室氣體,還能解決溫室效應(yīng),所以用二氧化碳較好;
(3)根據(jù)圖知,Cu作陰極,在陰極上CO2得電子和氫離子反應(yīng)生成HCOOH,電極反應(yīng)式為CO2+2e-+2H+=HCOOH。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】[化學(xué)—選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
含硼、氮、磷的化合物有許多重要用途,如:(CH3)3N、Cu3P、磷化硼等;卮鹣铝袉(wèn)題:
(1)基態(tài)B原子電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為____;基態(tài)Cu+的核外電子排布式為 ___。
(2)化合物(CH3)3N分子中N原子雜化方式為 ___,該物質(zhì)能溶于水的原因是 ___。
(3)PH3分子的鍵角小于NH3分子的原因是 ___;亞磷酸(H3PO3)是磷元素的一種含氧酸,與NaOH反應(yīng)只生成NaH2PO3和Na2HPO3兩種鹽,則H3PO3分子的結(jié)構(gòu)式 為____。
(4)磷化硼是一種耐磨涂料,它可用作金屬的表面保護(hù)層。磷化硼晶體晶胞如圖1所示:
①在一個(gè)晶胞中磷原子的配位數(shù)為____。
②已知磷化硼晶體的密度為ρg/cm3,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則B-P鍵長(zhǎng)為____pm。
③磷化硼晶胞沿著體對(duì)角線方向的投影如圖2,請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上將表示B原子的圓圈涂黑________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】CCl3CHO是一種藥物合成的中間體,可通過(guò)CH3CH2OH + 4Cl2 → CCl3CHO+5HCl進(jìn)行制備。制備時(shí)可能發(fā)生的副反應(yīng)為C2H5OH + HCl→C2H5Cl + H2O、CCl3CHO+HClO—CCl3COOH+HCl。合成該有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖(加熱裝 置未畫(huà)出)和有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
(1)A中恒壓漏斗的作用是______;A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。
(2)裝置B的作用是____;裝置F在吸收氣體時(shí),為什么可以防止液體發(fā)生倒吸現(xiàn)象______。
(3)裝置E中的溫度計(jì)要控制在70℃,三口燒瓶采用的最佳加熱方式是______。如果要在球形冷凝管中注入冷水增加冷凝效果,冷水應(yīng)該從_____(填“a”或“b”)口通入。實(shí)驗(yàn)使用球形冷凝管而不使用直形冷凝管的目的是________。
(4)實(shí)驗(yàn)中裝置C中的試劑是飽和食鹽水,裝置中D的試劑是濃H2SO4。如果不使用D裝置,產(chǎn)品中會(huì)存在較多的雜質(zhì)_______(填化學(xué)式)。除去這些雜質(zhì)最合適實(shí)驗(yàn)方法是______。
(5)利用碘量法可測(cè)定產(chǎn)品的純度,反應(yīng)原理如下:
CCl3CHO+NaOH→CHC13+HCOONa
HCOONa+I2=HI+NaI+CO2
I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O8
稱(chēng)取該實(shí)驗(yàn)制備的產(chǎn)品5.00 g,配成100.00 mL溶液,取其中10.00 mL,調(diào)節(jié)溶液 為合適的pH后,加入30.00 mL 0.100 mol L-1的碘標(biāo)準(zhǔn)液,用0 100 mol L-1的 Na2S2O3溶液滴定,重復(fù)上述3次操作,消耗Na2S2O3溶液平均體積為20.00 mL,則該次實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品純度為_________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列敘述中正確的是
A. l00g 9%的葡萄糖水溶液中氧原子數(shù)為0.3 NA
B. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24L F2通入足量飽和食鹽水中可置換出0.1NA個(gè)Cl2
C. 工業(yè)合成氨每斷裂NA個(gè)N≡N鍵,同時(shí)斷裂6NA個(gè)N-H鍵,則反應(yīng)達(dá)到平衡
D. 常溫下l LpH=7的1mol/LCH3COONH4溶液中CH3COO-與NH4+數(shù)目均為NA
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】微型鈕扣電池在現(xiàn)代生活中有著廣泛的應(yīng)用。有一種銀鋅電池,其電極分別是Ag2O和Zn,電解質(zhì)溶液為KOH,電極反應(yīng)為:Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O,總反應(yīng)為:Ag2O+Zn=2Ag+ZnO。根據(jù)上述反應(yīng)式,下列敘述中正確的是
A. 在使用過(guò)程中,電池負(fù)極區(qū)溶液pH增大
B. 外電路中每通過(guò)0.2mol電子,正極的質(zhì)量理論上減小3.2g
C. 在使用過(guò)程中,Zn電極發(fā)生還原反應(yīng),Ag2O電極發(fā)生氧化反應(yīng)
D. 在使用過(guò)程中,電流由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】近年,一些藥物引起的不良反應(yīng)引起了人們的關(guān)注。因此在開(kāi)發(fā)新藥時(shí)如何減少毒副作用是一個(gè)很重要的課題。在下列結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式中,Ⅰ是撲熱息痛,Ⅱ是阿司匹林,它們都是臨床應(yīng)用廣泛的解熱鎮(zhèn)痛藥,但Ⅰ易導(dǎo)致腎臟中毒,Ⅱ?qū)ξ葛つび写碳ば,多用?huì)引起胃潰瘍。Ⅲ是撲炎痛,它是根據(jù)藥物合成中“拼合原理”的方法,設(shè)計(jì)并合成出的解熱鎮(zhèn)痛藥。這三種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下:
試回答:
(1)為什么阿司匹林會(huì)有上述的毒副作用?___________
(2)合成撲炎痛的反應(yīng)屬于有機(jī)化學(xué)中的哪一類(lèi)反應(yīng)?_________
(3)撲炎痛本身并無(wú)解熱鎮(zhèn)痛的功效,但口服進(jìn)入人體內(nèi)后會(huì)產(chǎn)生上述藥理作用,且毒副作用沒(méi)有Ⅰ和Ⅱ那么明顯,試加以解_______________
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在容積不變的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):2SO2 (g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。下列各圖表示當(dāng)其他條件不變時(shí),改變某一條件對(duì)上述反應(yīng)的影響,其中分析正確的是( )
A. 圖Ⅰ表示溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響,且甲的溫度較高
B. 圖Ⅱ表示t0時(shí)刻使用催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響
C. 圖Ⅲ表示t0時(shí)刻增大O2的濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響
D. 圖Ⅳ中a、b、c三點(diǎn)中只有b點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某學(xué)生為了探究鋅與鹽酸反應(yīng)過(guò)程中的速率變化,他在100 mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉,用排水集氣法收集反應(yīng)放出的氫氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況),實(shí)驗(yàn)記錄如下(累計(jì)值):
時(shí)間/min | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
氫氣體積/mL | 50 | 120 | 232 | 290 | 310 |
(1)在0~1 min、1~2 min、2~3 min、3~4 min、4~5 min時(shí)間段中,反應(yīng)速率最大的時(shí)間段是________,原因?yàn)?/span>______________________;反應(yīng)速率最小的時(shí)間段是________,原因?yàn)?/span>__________________________。
(2)在2~3 min內(nèi),用鹽酸的濃度變化表示的反應(yīng)速率為________。
(3)為了減緩反應(yīng)速率但不減少產(chǎn)生氫氣的量,在鹽酸中分別加入等體積的下列溶液,其中可行的是________。
A.蒸餾水 B.Na2SO4溶液
C.NaNO3溶液 D.Na2CO3溶液
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】對(duì)于反應(yīng)2SO2+O2 2SO3的敘述不正確的是( )
A.該反應(yīng)是可逆反應(yīng)
B.反應(yīng)方程式中“”表示在相同條件下,反應(yīng)可以同時(shí)向兩個(gè)方向進(jìn)行
C.1 mol O2與2 mol SO2混合反應(yīng),可生成2 mol SO3
D.在該反應(yīng)中SO2作還原劑
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