【題目】科學家積極探索新技術對CO2進行綜合利用。請回答下列問題:
(1)已知: H2的燃燒熱為285.8kJ/mol,C2H4的燃燒熱為1411.0kJ/mol,且H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44.0kJ/mol,則CO2 和H2反應生成乙烯和水蒸氣的熱化學方程式為____________,上述反應在__________下自發(fā)進行(填“高溫”或“低溫”)。
(2)乙烯是一種重要的氣體燃料,可與氧氣、熔融碳酸鈉組成燃料電池。寫出該燃料電池負極的電極反應式:_______________________.
(3)在體積為1L的密閉容器中,充入3mol H2和1mol CO2,測得溫度對CO2的平衡轉化率和催化劑催化效率的影響如圖所示。
①平衡常數(shù): KM__________KN (填“>”“<”或“=”)。
②下列說法正確的是_________(填序號)。
A.當混合氣體密度不變時,說明反應達到平衡狀態(tài)
B.當壓強或n(H2)/n(CO2)不變時,均可證明反應已達平衡狀態(tài)
C.當溫度高于250℃時,因為催化劑的催化效率降低,所以平衡向逆反應方向移動
D.若將容器由“恒容”換為“恒壓”,其他條件不變,則CO2的平衡轉化率增大
③250℃時,將平衡后的混合氣體(不考慮平衡移動) 通入300mL 3mol/L的NaOH溶液中充分反應,則所得溶液中所有離子的濃度大小關系為__________
④圖中M點對應乙烯的質(zhì)量分數(shù)為_____________。
(5)達平衡后,將容器體積瞬間擴大至2L并保持不變,平衡向_____移動(填“正向”“逆向”或“不”),容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量______(填“增大”“減小”或“不變”)。
【答案】 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.8kJ/mol 低溫 C2H4-12e-+6CO32-=8CO2+2H2O > D c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(H+) 14%或0.14 逆向 減小
【解析】(1).根據(jù)題給信息分別寫出三個熱化學反應方程式:H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44.0kJ/mol,C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H=-1411.0kJ·mol- ,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol;根據(jù)蓋斯定律,整理出熱化學方程式并計算出反應的ΔH;正確答案:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.8kJ/mol;該反應為一個S<0,ΔH<0的反應,在低溫下能夠進行;正確答案:低溫;
(2)乙烯氣體與氧氣形成的燃料電池,電解質(zhì)為熔融碳酸鈉;乙烯做負極被氧化生成二氧化碳;根據(jù)電子守恒和電荷守恒規(guī)律,極反應為: C2H4-12e-+6CO32-=8CO2+2H2O;正確答案:C2H4-12e-+6CO32-=8CO2+2H2O;
(3從圖像看出,溫度升高,二氧化碳的轉化率降低,該反應正反應為放熱反應;升高溫度,平衡左移,平衡常數(shù)減;
①正確答案:KM >KN;
② 可逆反應:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.8kJ/mol;其他條件下不變,反應前后的氣體的總質(zhì)量不變,容器的體積不變,混合氣體密度恒為定值,無法判定平衡狀態(tài),A錯誤;該反應為反應前后氣體總量減少的反應,壓強不變可以判定反應達平衡狀態(tài),但是氫氣、二氧化碳均為反應物,按一定比例關系進行反應,n(H2)/n(CO2)始終保持不變,無法判定平衡狀態(tài), B錯誤;溫度高于250℃時,催化劑的催化效率降低,但是催化劑對平衡的移動無影響,向左移動是因為溫度升高的緣故;C錯誤;該反應為氣體體積減少的的反應,若將容器由“恒容”換為“恒壓”,其他條件不變,相當于加壓的過程,平衡右移,CO2的平衡轉化率增大,D正確;正確答案:D;
③250℃時,根據(jù)圖像看出,二氧化碳的轉化率為50%,平衡后剩余二氧化碳的量1×50%=0.5mol,設反應生成碳酸氫鈉xmol,碳酸鈉y mol,根據(jù)碳原子守恒:x+y=0.5;根據(jù)鈉離子守恒:x+2y=3×0.3,解之,x= 0.1mol ,y=0.4mol;即碳酸氫鈉0.1mol,碳酸鈉 0.4mol, 碳酸鈉的量比碳酸氫鈉大,CO32-水解很少,剩余得多;所以c(CO32-)>c(HCO3-);溶液中離子濃度大小關系:c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(H+);正確答案:c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(H+);
④可逆反應: 2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g) + 4H2O(g)
起始量:1 3 0 0
變化量 1×50% 3×50% 0.5×50% 2×50%
平衡量 0.5 1.5 0.25 1
混合氣體的總質(zhì)量:1×44+3×2=50g, 乙烯的質(zhì)量:0.25×28=7 g,所以乙烯的質(zhì)量分數(shù)為7÷50×100%= 14%或0.14;正確答案:14%或0.14;
(5)增大體積,相當于減壓,平衡向左移動;正確答案:逆向;反應前后混合氣體的總質(zhì)量不變,體積變大,所以密度減少;正確答案:減;
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】碳是形成化合物種類最多的元素,其單質(zhì)及化合物是人類生產(chǎn)生活的主要能源物質(zhì)。
請回答下列問題:
(1)有機物M經(jīng)過太陽光光照可轉化成N,轉化過程如下:
ΔH=+88.6 kJ·mol-1
則M、N相比,較穩(wěn)定的是 。
(2)已知CH3OH(l)的燃燒熱為238.6 kJ·mol-1,CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH=-a kJ·mol-1,則a 238.6(填“>”、“<”或“=”)。
(3)使Cl2和H2O(g)通過灼熱的炭層,生成HCl和CO2,當有1 mol Cl2參與反應時釋放出145 kJ熱量,寫出該反應的熱化學方程式: 。
(4)火箭和導彈表面的薄層是耐高溫物質(zhì)。將石墨、鋁粉和二氧化鈦按一定比例混合在高溫下煅燒,所得物質(zhì)可作耐高溫材料,4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1 176 kJ·mol-1,則反應過程中,每轉移1 mol電子放出的熱量為 。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】為了除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙,得到純凈的NaCl,可將粗鹽溶于水,然后在下列操作中選取必要的步驟和正確的操作順序是( )
①過濾 ②加過量NaOH溶液 ③加適量鹽酸
④加過量Na2CO3溶液 ⑤加過量BaCl2溶液
A.①④①②⑤③B.①②④⑤③C.①④②⑤①③D.①②⑤④①③
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】已知下列三種氣態(tài)物質(zhì)之間的反應:
C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)①
2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)②
已知在降低溫度時①式平衡向右移動,②式平衡向左移動,則下列三個反應:
C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-Q1kJ/mol
C(s)+H2(g)=C2H2(g) ΔH=-Q2kJ/mol
C(s)+H2(g)=C2H4(g) ΔH=-Q3kJ/mol
Q1、Q2、Q3均為正值,下列關系正確的是( )
A. Q1>Q3>Q2 B. Q1>Q2>Q3 C. Q2>Q1>Q3 D. Q3>Q1>Q2
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】過碳酸鈉(Na2CO3·3H2O2) 在洗滌、紡織、醫(yī)藥等領域有廣泛應用。一種制備過碳酸鈉的工藝流程如圖所示。
(1)碳酸鈉水溶液呈堿性的原因是____________(用離子方程式表示),為增強洗滌效果,可采取最簡單的措施是________________。
(2)過碳酸鈉受熱易分解,寫出反應的化學方程式:__________________
(3)穩(wěn)定劑可能是_____(填序號)。
A.Na2SO3 B.Na2SiO3 C.H2SO4 D.MnO2
(4)結晶時加入食鹽的目的是_________,母液中可循環(huán)使用的物質(zhì)是_________(填化學式)。
(5)工業(yè)上常以過碳酸鈉產(chǎn)品中活性含氧量來衡量產(chǎn)品優(yōu)劣,13%以上的為優(yōu)質(zhì)品。產(chǎn)品中活性氧含量的測定方法: 稱量m g 樣品,在250mL 錐形瓶中用100mL 0.5mol/L硫酸完全溶解,立即用c mol/L的高錳酸鉀標準溶液進行滴定,至滴定終點,過程中MnO2被還原為Mn2+,進行三次滴定,測得消耗標準溶液平均體積為V1mL。另外,在不加樣品的情況下按照上述過程進行空白實驗,消耗高錳酸鉀溶液的體積為V2 mL。該產(chǎn)品活性氧含量為________(用代數(shù)式表示)。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】化學中有許多的 “守恒或相等”,下列說法中不滿足守恒或相等的是
A. 化學反應中,參加反應物總質(zhì)量與生成物總質(zhì)量
B. 化學反應中,反應物總能量與生成物總能量
C. 溶液中,陽離子所帶正電荷總數(shù)與陰離子所帶負電荷總數(shù)
D. 溶液中,稀釋前溶質(zhì)質(zhì)量與稀釋后溶質(zhì)質(zhì)量
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列指定反應的離子方程式正確的是
A. NO2通入水中:3NO2+H2O=2H++2NO2-+NO
B. Fe(OH)3溶于HI溶液:Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
C. (NH4)2SO4溶液中加入Ba(OH)2溶液:NH4++SO42-+Ba2++OH-=BaSO4↓+NH3·H2O
D. 向NaAlO2溶液中滴入NaHCO3溶液產(chǎn)生白色沉淀:AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】關于1mol/L K2SO4溶液的下列說法正確的是( )
A.溶液中含有1mol K2SO4
B.1molK2SO4溶于1L水中
C.溶液中c(K+ )=2mol/L
D.1L 溶液中含2molK+ , 4mol O2﹣
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】生物柴油是一種用植物油、動物油或廢棄油脂等為原料加工而成的清潔燃料,主要成分為高級脂肪酸甲酯。一種用菜籽油等為原料制備生物柴油的實驗步驟如下:
①向右圖所示的三口燒瓶中加入3.2 g CH3OH、0.2 g NaOH,溶解后向其中加入20 g(0.021~0.023 mol)菜籽油及60 mL正己烷。
②加熱至60~65 ℃,攪拌2.5~3 h,靜置。上層為生物柴油、正己烷及甲醇,下層主要為甘油。
③分液、水洗。
④蒸餾,保持120℃時至無液體流出,剩余物為生物柴油。
(1)步驟①中控制n(CH3OH)/n(油脂)>3的目的是________;正己烷的作用是________。
(2)步驟②適宜的加熱方式是________;菜籽油的成分之一油酸甘油酯(結構簡式如右圖)與甲醇反應的化學方程式為________________________________________________。
(3)步驟③用分液漏斗分離時,獲取上層液體的方法是________;用水洗滌上層液體時,說明已洗滌干凈的依據(jù)是__________________________________。
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