【題目】碳是自然界中形成化合物種類最多的元素,COCO2是碳的最常見氧化物。

(1)研究和解決二氧化碳捕集和轉(zhuǎn)化問題是當(dāng)前科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。在太陽能的作用下,缺鐵氧化物[Fe0.9O]能分解CO2,其過程如圖1所示。過程的化學(xué)方程式是______。在過程中每產(chǎn)生0.1molO2,轉(zhuǎn)移電子______mol。

(2)在催化劑作用下,將二氧化碳和氫氣混合反應(yīng)生成甲烷,是目前科學(xué)家們正在探索的處理空氣中的二氧化碳的方法之一。

已知

共價鍵

C=O

H—H

C—H

O—H

鍵能/(kJmol-1)

745

436

413

463

CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H=______kJmol-1。

1L固定容積的密閉容器中加入4.0 mol H2(g)、1.0mol CO2,控制條件(催化劑:銠鎂合金、高溫T1)使之反應(yīng),若測得容器內(nèi)氣體的壓強隨著時間的變化如圖2所示。則4 min時容器內(nèi)氣體的密度為______;溫度T1 下,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常為______。若采用2 L固定容積的密閉容器,投料量、催化劑和反應(yīng)溫度均保持不變,則反應(yīng)重新達到平衡時對應(yīng)體系內(nèi)的壓強的點是______(填字母)。

(3)工業(yè)合成原料氣CO會與設(shè)備、管道及催化劑表面的金屬鐵、鎳反應(yīng),生成羰基化合物。四羰基鎳是熱分解法制備高純鎳的原料,也是有機合成中供給一氧化碳的原料,還可做催化劑。Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g) △H<0 Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)。如圖3所示,在石英真空管的溫度為T1一端,放入少量粗鎳和CO(g),一段時間后,在溫度為T2的一端可得到純凈的鎳。則溫度T1______T2(填“>”“<”“=”),上述反應(yīng)體系中循環(huán)使用的物質(zhì)為______(填化學(xué)式)。

【答案】 10Fe0.9O+CO23Fe3O4+C 0.4 -270 52g·L-1 6.75(mol·L-1-2 D CO

【解析】分析:(1)根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫化學(xué)方程式;根據(jù)氧元素的化合價變化計算;

2)①根據(jù)ΔH=反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量-生成物的化學(xué)鍵形成釋放的能量計算;

②密度是混合氣體的質(zhì)量和容器容積的比值。根據(jù)4min時的壓強之比計算氣體的物質(zhì)的量之比,進而計算平衡常數(shù);結(jié)合反應(yīng)特點和外界條件對平衡狀態(tài)的影響分析;

3)根據(jù)溫度對平衡狀態(tài)的影響以及參加反應(yīng)的物質(zhì)分析。

詳解:(1)過程①中反應(yīng)物是二氧化碳和Fe0.9O,生成物是碳和四氧化三鐵,則反應(yīng)的化學(xué)方程式是10Fe0.9OCO23Fe3O4C;在過程②中氧元素化合價從-2價升高到0價,失去2個電子,則每產(chǎn)生0.1molO2,轉(zhuǎn)移電子0.4mol。

2)①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知反應(yīng)CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=(2×745+4×4364×4132×2×463kJmol1=-270kJmol1

②反應(yīng)前后均是氣體,根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知4 min時容器內(nèi)氣體的密度為4min時壓強不再發(fā)生變化,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),則

CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

起始量(mol1 4 0 0

轉(zhuǎn)化量(molx 4x x 2x

平衡量(mol1x 44x x 2x

壓強之比是物質(zhì)的量之比,則,解得x0.75。容器的容積是1L,則溫度T1下,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常為。若采用2 L固定容積的密閉容器,投料量、催化劑和反應(yīng)溫度均保持不變,則相當(dāng)于是在原平衡的基礎(chǔ)上減小壓強,平衡向逆反應(yīng)方向進行,且反應(yīng)速率減小,到達平衡的時間增加,則反應(yīng)重新達到平衡時對應(yīng)體系內(nèi)的壓強的點是D點。

3)在石英真空管的溫度為T1一端,放入少量粗鎳和CO(g),一段時間后,在溫度為T2的一端可得到純凈的鎳。由于生成鎳的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度有利于生成Ni,則溫度T1T2;由于CO在左端是反應(yīng)物,而在右端生成鎳的同時又產(chǎn)生CO,因此上述反應(yīng)體系中循環(huán)使用的物質(zhì)為CO

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】工業(yè)上常通過高溫分解FeSO4的方法制備Fe2O3,其化學(xué)方程式為:2FeSO4Fe2O3+SO2+SO3為檢驗FeSO4高溫分解的產(chǎn)物,進行如下實驗

(1)檢驗產(chǎn)物Fe2O3取少量FeSO4高溫分解得到的固體,加入一定量__________溶解,再向該溶液中加入適量的__________溶液,如有____________現(xiàn)象產(chǎn)生,則證明產(chǎn)物中存在Fe2O3

(2)檢驗氣體產(chǎn)物:FeSO4高溫分解產(chǎn)生的氣體通入下圖三個裝置中,以檢驗產(chǎn)生的氣體中是否含有SO2、SO3。

①三個裝量的連接序為_______________(填裝置序號)

②實驗中如觀察到裝置A中品紅溶液______,裝置B BaCl2溶液中__________,則可證明FeSO4高溫分解產(chǎn)生的氣體中含有SO2、SO3。

③裝置CNaOH溶液的作用是_______________(用離子方程式表示〕。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】一定溫度下在三個體積均為2.0L的恒容密閉容器中分別加入一定量的X,發(fā)生反應(yīng):pX(g) Y(g)+Z(g)相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示:

容器編號

溫度(℃)

起始物質(zhì)的量(mol)

平衡物質(zhì)的量(mol)

X(g)

Y(g)

Z(g)

387

0.20

0.080

0.080

387

0.40

0.160

0.160

T

0.20

0.090

0.090

回答下列問題:

1若容器中反應(yīng)經(jīng)10min達到平衡,則前10min內(nèi)Y的平均反應(yīng)速率v(Y)=___________。容器和容器中起始時X的反應(yīng)速率v(X)___________v(X)(大于”“小于等于”)。

2已知該正反應(yīng)為放熱反應(yīng)T___________387(大于小于”),判斷理由是___________。

3反應(yīng)方程式中X的化學(xué)計量數(shù)p的取值為___________,容器X的平衡轉(zhuǎn)化率為___________。若起始時向容器中充入0.1molX0.15molY0.10molZ,則反應(yīng)將向___________ (”)反應(yīng)方向進行,判斷理由是_____________________________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列敘述正確的是(

A.1molH2O的質(zhì)量為18g/mol

B.CH4的摩爾質(zhì)量為16g

C.3.01×1023SO2分子的質(zhì)量為32g

D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1mol任何物質(zhì)體積均為22.4L/mol

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列敘述正確的是(

A.摩爾是國際單位制中七個基本物理量之一

B.常溫常壓下,11.2LCO2所含分子數(shù)為0.5NA

C.H2SO4 的摩爾質(zhì)量為98 g

D.6.02×1022H2SO4分子的質(zhì)量為9.8 g

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】合成有機化合物J的流程如下所示。

回答下列問題:

(1)B的名稱為______。

(2)CD的反應(yīng)類型為______,HI的反應(yīng)類型為______。

(3)同時滿足下列條件D的同分異構(gòu)體數(shù)目為______

①能發(fā)生銀鏡反應(yīng);②分子結(jié)構(gòu)中含有—NH2;③苯環(huán)上有兩個取代基,且苯環(huán)上的一氯代物有2種。若滿足①②條件,且苯環(huán)上的一氯代物只有1種,則其中一種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式為______。

(4)G的分子式為C13H15O3N,由F生成G的化學(xué)方程式為______

(5)已知:苯胺()易被氧化,請以乙苯和(CH3CO)2O為原料制備,參照上述合成過程,寫出相應(yīng)的合成路線流程圖(無機試劑任選)_________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列化學(xué)反應(yīng),屬于氧化還原反應(yīng)的是( )

A. CaCO3 CaO + CO2 B. 2NaOH +CO2 Na2CO3+ H2O

C. NaOH+HCl==NaCl+H2O D. 2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】2017年11月16日新聞報道“阿斯利康哮喘”新藥獲批上市,哮喘率降低近51%,有機物Z可用于治療哮喘、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等。其合成路線如下圖所示

(1)化合物X的有_______種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子。

(2)下列說法正確的是_______.

A.X是芳香化合物 B.Ni催化下Y能與5molH2加成

C.Z能發(fā)生加成、取代及消去反應(yīng) D. lmolZ最多可與5molNaOH反應(yīng)

(3)Y與過量的溴水反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。

(4)X可以由_______(寫名稱)和M() 分子間脫水而得;一定條件下,M發(fā)生1個—OH的消去反應(yīng)得到穩(wěn)定化合物N (分子式為C6H8O2),則N的結(jié)構(gòu)簡式為_____(己知烯醇式不穩(wěn)定,會發(fā)生分子重排,例如: )。

(5)Y也可以與環(huán)氟丙烷)發(fā)生類似反應(yīng)①的反應(yīng),其生成物的結(jié)構(gòu)簡式為_________(寫一種);Y的同分異構(gòu)體很多種,其中有苯環(huán)、苯環(huán)上有二個取代基(且酚羥基的位置和數(shù)目都不變)、屬于酯的同分異構(gòu)體有_____種。

(6)可由和有機物H分子間脫去一分子水而得,則H的名稱為________;通常采用為原料合成 ,請參照題目路線圖設(shè)計該合成路線(無機試劑任選) _______。(合成路線常用的表示方式為: )

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】如圖所示,某同學(xué)設(shè)計了一個甲醚(CH3OCH3)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和原理和粗銅的精煉原理,乙裝置中X為陽離子交換膜。根據(jù)要求回答下列相關(guān)問題:

(1)通入氧氣的電極為_____(正極負極”),寫出負極的電極反應(yīng)式_____

(2)鐵電極為_____(陽極陰極”),石墨電極的電極反應(yīng)式為_____

(3)反應(yīng)一段時間后,乙裝置中生成NaOH主要在_____(鐵極石墨極”)區(qū).

(4)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì),丙裝置中陽極上電極反應(yīng)式為_____,反應(yīng)一段時間,硫酸銅溶液濃度將_____(增大”“減小不變”).

(5)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,有2.24L氧氣參加反應(yīng),則乙裝置中鐵電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_____;丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為_____

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