為減小CO2對環(huán)境的影響,在限制其排放量的同時,應(yīng)加強對CO2創(chuàng)新利用的研究。
(1)①把含有較高濃度CO2的空氣通入飽和K2CO3溶液。②在①的吸收液中通高溫水蒸氣得到高濃度的CO2氣體。寫出②中反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________。
(2)如將CO2與H2 以1:3的體積比混合。
①適當(dāng)條件下合成某烴和水,該烴是 (填序號)。
A.烷烴 B.烯烴 C.炔烴 D.苯的同系物
②適當(dāng)條件下合成燃料甲醇和水。在體積為2L的密閉容器中,充入 2 mol CO2和6 mol H2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0 kJ/mol。測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。
從反應(yīng)開始到平衡,v(H2)= ;氫氣的轉(zhuǎn)化率= ;能使平衡體系中n(CH3OH)增大的措施有__________________________________________________。
(3)如將CO2與H2 以1:4的體積比混合,在適當(dāng)?shù)臈l件下可制得CH4。已知:
CH4 (g) +2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H1=―890.3 kJ/mol
H2(g) + 1/2O2(g)=H2O(l) △H2=-285.8 kJ/mol
則CO2(g)與H2(g)反應(yīng)生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是____________________。
(4)某同學(xué)用沉淀法測定含有較高濃度CO2的空氣中CO2的含量,經(jīng)查得一些物質(zhì)在20℃的數(shù)據(jù)如下表。
溶解度(S)/g |
溶度積(Ksp) |
||
Ca(OH)2 |
Ba(OH)2 |
CaCO3 |
BaCO3 |
0.16 |
3.89 |
2.9×10-9 |
2.6×10-9 |
(說明:Ksp越小,表示該物質(zhì)在水溶液中越易沉淀)
吸收CO2最合適的試劑是 (填“Ca(OH)2”或“Ba(OH)2”)溶液,實驗時除需要測定工業(yè)廢氣的體積(折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)外,還需要測定 。
(16分)
(1)② 2KHCO3 K2CO3+H2O+CO2↑ (2分)
(2)① B(2分)
② v(H2)=0.225 mol/(L·min) 75% 降低溫度(或加壓或增大H2的量等)(各2分)
(3)CO2(g) + 4H2(g)=CH4 (g) + 2H2O(l) △H=—252.9 kJ/mol (2分)
(4)Ba(OH)2 BaCO3的質(zhì)量 (4分,各2分)
【解析】
試題分析:(1)依題意,飽和碳酸鉀溶液吸收二氧化碳可用于制取碳酸氫鉀,碳酸氫鉀不穩(wěn)定,受熱易分解,生成碳酸鉀、二氧化碳?xì)怏w和水,即反應(yīng)①②分別是K2CO3+H2O+CO2=2KHCO3、2KHCO3 K2CO3+H2O+CO2↑;(2)①依題意,設(shè)烴分子式為CxHy,根據(jù)系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比和質(zhì)量守恒定律,則CO2+3H2→CxHy+2H2O,根據(jù)碳、氫、氧原子個數(shù)守恒,則x=1、y=2,則生成的烴中碳、氫原子個數(shù)之比為1∶2,只有烯烴(CnH2n)符合題意,故B正確;②讀圖,達(dá)到平衡的時間為10min,由于氫氣的起始濃度、平衡濃度未知,不能直接求氫氣表示的平均反應(yīng)速率,但是圖中二氧化碳的起始濃度、平衡濃度已知,能直接求二氧化碳表示的平均反應(yīng)速率,二氧化碳的起始濃度、平衡濃度分別為1.00 mol·L-1、0.25 mol·L-1,則10min內(nèi)二氧化碳的平均反應(yīng)速率===7.5×10-2mol/(L•min);由于CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)中各物質(zhì)表示的平均反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比,則v(H2)/v(CO2)=3/1,所以v(H2)= 3×7.5×10-2mol/(L•min)= 0.225mol/(L•min);依題意,可以推斷反應(yīng)體系各組分的(起始、變化、平衡)濃度,則:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始濃度/ mol·L-1 1.00 3.00 0 0
變化濃度/ mol·L-1 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡濃度/ mol·L-1 0.25 0.75 0.75 0.75
氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%=×100%=75%
由于正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),根據(jù)化學(xué)平衡移動原理,增大二氧化碳或氫氣的濃度、減小水蒸氣的濃度、縮小容器容積增大壓強、降低溫度,都能使平衡右移,增大平衡體系中甲醇的物質(zhì)的量;(2)先將已知反應(yīng)編號為①②,②×2—①可得未知的熱化學(xué)方程式,根據(jù)蓋斯定律可以求得焓變,即:CO2(g) + 4H2(g)=CH4 (g) + 2H2O(l) △H=—252.9 kJ/mol;(4)依題意,20℃時氫氧化鈣的溶解度小于氫氧化鋇,則0.16g氫氧化鈣溶于100g水形成飽和氫氧化鈣溶液,由于c=n/V=m/(M•V),稀溶液的體積約等于水的體積,則飽和氫氧化鈣溶液的物質(zhì)的量濃度約為=0.022mol/L,同理可得,飽和氫氧化鋇溶液的物質(zhì)的量濃度約為=0.23mol/L,則氫氧化鈣飽和溶液的濃度小于飽和氫氧化鋇溶液,前者吸收二氧化碳的能力小于后者;Ksp(CaCO3)>Ksp(BaCO3),則在溶液中BaCO3比CaCO3容易沉淀完全,所以應(yīng)選擇氫氧化鋇溶液吸收二氧化碳?xì)怏w;過量的氫氧化鋇吸收一定體積的工業(yè)廢氣時,發(fā)生反應(yīng)為:Ba(OH)2+CO2=BaCO3↓+H2O,根據(jù)各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于系數(shù)之比,通過測量BaCO3沉淀的質(zhì)量,可以計算出二氧化碳的體積,二氧化碳的體積除以廢氣的總體積,就能計算廢氣中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)。
考點:考查化學(xué)反應(yīng)原理,涉及碳酸氫鹽受熱分解的化學(xué)方程式、質(zhì)量守恒定律、烴的分子通式、反應(yīng)物和生成物的濃度—時間圖像、平均反應(yīng)速率的計算、反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率的計算、外界條件對平衡移動的影響、蓋斯定律、熱化學(xué)方程式、溶解度、物質(zhì)的量濃度、溶度積、物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計算中的應(yīng)用、質(zhì)量、摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積、體積、體積分?jǐn)?shù)等。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
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溶解度(S)/g | 溶度積(Ksp) | ||
Ca(OH)2 | Ba(OH)2 | CaCO3 | BaCO3 |
0.16 | 3.89 | 2.9×10-9 | 2.6×10-9 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
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2 |
溶解度(S)/g | 溶度積(Ksp) | ||
Ca(OH)2 | Ba(OH)2 | CaCO3 | BaCO3 |
0.16 | 3.89 | 2.9×10-9 | 2.6×10-9 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
A、0~3min內(nèi),v(CO2)正=v (CH3OH)正 | B、其他條件不變,若向平衡后的體系中充入1mol氦氣,體系壓強增大平衡將向正方向移動 | C、在T1℃時,若起始時向容器中充入2molCO2和6mol H2,測得平衡時容器內(nèi)壓強為P2,則 P2<2P1 | D、T2℃時,上述反應(yīng)平衡常數(shù)為4.2,則T2>T1 |
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科目:高中化學(xué) 來源:2012屆杭師大附中普通高校招生適應(yīng)性考試?yán)砭C試卷(化學(xué)部分) 題型:填空題
為減小CO2對環(huán)境的影響,在限制其排放量的同時,應(yīng)加強對CO2創(chuàng)新利用的研究。
(1)① 把含有較高濃度CO2的空氣通入飽和K2CO3溶液。
② 在①的吸收液中通高溫水蒸氣得到高濃度的CO2氣體。
寫出②中反應(yīng)的化學(xué)方程式________。
(2)如將CO2與H2以1:3的體積比混合。
①適當(dāng)條件下合成某烴和水,該烴是_______(填序號)。
A.烷烴 | B.烯烴 | C.炔烴 | D.苯的同系物 |
溶解度(S)/g | 溶度積(Ksp) | ||
Ca(OH)2 | Ba(OH)2 | CaCO3 | BaCO3 |
0.16 | 3.89 | 2.9×10-9 | 2.6×10-9 |
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科目:高中化學(xué) 來源:2011-2012學(xué)年杭師大附中普通高校招生適應(yīng)性考試?yán)砭C試卷(化學(xué)部分) 題型:綜合題
為減小CO2對環(huán)境的影響,在限制其排放量的同時,應(yīng)加強對CO2創(chuàng)新利用的研究。
(1)① 把含有較高濃度CO2的空氣通入飽和K2CO3溶液。
② 在①的吸收液中通高溫水蒸氣得到高濃度的CO2氣體。
寫出②中反應(yīng)的化學(xué)方程式________。
(2)如將CO2與H2 以1:3的體積比混合。
①適當(dāng)條件下合成某烴和水,該烴是_______(填序號)。
A.烷烴 B.烯烴 C.炔烴 D.苯的同系物
② 適當(dāng)條件下合成燃料甲醇和水。在體積為2L的密閉容器中,充入2 mol CO2和6 mol H2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0 kJ/mol。
測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。
從反應(yīng)開始到平衡,v(H2)=______;氫氣的轉(zhuǎn)化率=_______;能使平衡體系中n(CH3OH)增大的措施有______。
(3)如將CO2與H2 以1:4的體積比混合,在適當(dāng)?shù)臈l件下可制得CH4。
已知:
CH4 (g) + 2O2(g) CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH1=― 890.3 kJ/mol
H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ/mol
則CO2(g)與H2(g)反應(yīng)生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是________。
(4)某同學(xué)用沉淀法測定含有較高濃度CO2的空氣中CO2的含量,經(jīng)查得一些物質(zhì)在20℃的數(shù)據(jù)如下表。
溶解度(S)/g |
溶度積(Ksp) |
||
Ca(OH)2 |
Ba(OH)2 |
CaCO3 |
BaCO3 |
0.16 |
3.89 |
2.9×10-9 |
2.6×10-9 |
(說明:Ksp越小,表示該物質(zhì)在水溶液中越易沉淀)
吸收CO2最合適的試劑是_________[填“Ca(OH)2”或“Ba(OH)2”]溶液,實驗時除需要測定工業(yè)廢氣的體積(折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)外,還需要測定__________。
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