【題目】大氣中CO2含量的增加會加劇溫室效應(yīng),秉承“低碳環(huán)保,綠色出行”的生活理念,CO2的綜合利用也成為熱門研究領(lǐng)域。

I.CO2可用于生產(chǎn)乙烯。

(1)依據(jù)圖1寫出CO2和H2生成C2H4和H2O(l)的熱化學(xué)方程式________。

(2)以稀硫酸作電解質(zhì)溶液,利用電解法將CO2轉(zhuǎn)化為乙烯的裝置如圖2所示。M電極的電極反應(yīng)式為_____,工作一段時(shí)間后,陽極室中溶液的pH_____(填“增大”“不變”或“減小”)。

Ⅱ.CO2與H2在一定條件下可生產(chǎn)二甲醚:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)Δ H<0

(3)在2.0L恒容密閉容器中,加入2.0molCO2和6.0molH2,恒溫條件下經(jīng)過5min達(dá)到平衡狀態(tài),此時(shí)的壓強(qiáng)是起始壓強(qiáng)的2/3

①0~5min內(nèi)反應(yīng)的平均速率v(H2)=____,此溫度下的平衡常數(shù)K=______.

②平衡常數(shù)K(800K)______K(900K)(填“>”“=”或“<”)

(4)分別以Cat.1和Cat.2作催化劑發(fā)生該反應(yīng),反應(yīng)進(jìn)行相同的時(shí)間后,測得CO2的轉(zhuǎn)化率a(CO2)隨反應(yīng)溫度T的變化情況如圖3所示(忽略溫度對催化劑活性的影響)。

①該反應(yīng)的活化能Ea(Cat.1)________Ea(Cat.2)(填“>”或“<”)。

②a、b、c、d、e五個(gè)狀態(tài)中一定是平衡狀態(tài)的是_______(填字母)。

【答案】 2CO2(g)+6H2(g) == C2H4(g)+4H2O(l) ΔH = -303.8 kJ/mol 2CO2 +12H+ +12e == C2H4 +4H2O 減小 0.4mol/(Lmin) 3.0 L4/mol4 > < d、e

【解析】I.(1)依據(jù)圖1,分別寫出熱化學(xué)方程式: C2H4(g)+3O2(g)==2CO2(g)+4H2O(l) ΔH = -1411.0 kJ/mol;2H2(g)+O2(g)==2H2O(l) ΔH = -571.6 kJ/mol;根據(jù)蓋斯定律,×3-

2CO2(g)+6H2(g) == C2H4(g)+4H2O(l) ΔH = -303.8 kJ/mol 。故本題答案為:2CO2(g)+6H2(g) == C2H4(g)+4H2O(l) ΔH = -303.8 kJ/mol 。

CO2轉(zhuǎn)化為乙烯,碳元素化合價(jià)降低,得電子被還原,發(fā)生還原反應(yīng)。所以M電極的電極反應(yīng)式為2CO2 +12H+ +12e == C2H4 +4H2O;因?yàn)殛枠O的電極反應(yīng)為2H2O-4e-=O2+4H+,氫離子濃度增加,所以工作一段時(shí)間后,陽極室中溶液的pH減小。

Ⅱ.(3)設(shè)容器中轉(zhuǎn)化的CO2的濃度為2x,

2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

起始濃度(mol/L) 1 3 0 0

變化濃度(mol/L) 2x 6x x 3x

平衡濃度(mol/L) 1-2x 3-6x x 3x

依據(jù)題意,有(1-2x+3-6x+x+3x)/(1+3)=2/3,解得,x=1/3;

①0~5min內(nèi)反應(yīng)的平均速率v(H2)= =0.4mol/(Lmin),

此溫度下的平衡常數(shù)K=c(CH3OCH3)·c3(H2O)/c2(CO2)·c6(H2)= L4/mol4 =3.0 L4/mol4

②因?yàn)檎磻?yīng)為放熱反應(yīng),升溫平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,所以平衡常數(shù)K(800K)>K(900K);

(4)①從圖3a,b點(diǎn)數(shù)值可知,Cat.1催化效率更高,反應(yīng)更快,活化能更低,所以活化能Ea(Cat.1)<Ea(Cat.2);

②因?yàn)榇呋瘎┲荒芨淖兎磻?yīng)速率,不能使平衡發(fā)生移動(dòng),最終達(dá)到平衡時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化率應(yīng)相同,所以a、b、c、d、e五個(gè)狀態(tài)中一定是平衡狀態(tài)只有d、e兩點(diǎn)。

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】鋼材在社會發(fā)展中應(yīng)用廣泛。為研究某種碳索鋼(含少量碳和硫)的成分,科研小組進(jìn)行了如下探究活動(dòng)。

稱取碳素鋼(已除表面氧化物)24.0g放入耐高溫反應(yīng)管中與O2反應(yīng),除去未反應(yīng)的O2,收集到干燥混合氣體X 1.12L(已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)。

(1)科研小組用下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置檢驗(yàn)混合氣體X的組成。

①裝置B中的試劑是___________裝置C的作用是_________。

②若觀察到________(填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象),證明X中含有CO。

(2)反應(yīng)后,耐高溫反應(yīng)管內(nèi)固體中除含有Fe3+之外,還可能含有Fe2+。要確定其中的Fe2+,可選用_______(填序號)。

a.KSCN溶液和氯水 b.KSCN溶液和鐵粉

c.稀鹽酸和K3[Fe(CN)6]溶液 d.H2SO4KMnO4溶液

(3)科研小組用下圖所示裝置(部分)測定SO2的體積分?jǐn)?shù),并計(jì)算碳素鋼的含碳量。將氣體X緩慢通過實(shí)驗(yàn)裝置,當(dāng)觀察到_____(填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)時(shí),停止通氣,此時(shí)氣體流量儀顯示的流量為112mL(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)。則氣體XSO2的體積分?jǐn)?shù)為_____,碳素鋼中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________(保留1位小數(shù))。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】以C2H2為原料合成環(huán)丁烯類化合物L(fēng)的路線如下:

(1)A由碳、氫、氧三種元素組成,相對分子質(zhì)量是30,則A的名稱為____________。

(2)B分子中的碳原子都在同一直線上,B的結(jié)構(gòu)簡式為________________。

(3)C→D、J→K的反應(yīng)類型分別為________________、________________。

(4)設(shè)計(jì)C→D、E→F兩步反應(yīng)的目的是________________________

(5)G和H生成I的化學(xué)方程式為______________________。

(6)化合物X是I的同分異構(gòu)體,可與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng),且能與NaHCO3溶液反應(yīng)放出CO2,X共有__種(不考慮立體異構(gòu));其中核磁共振氫譜為五組峰,峰面積比為2:2:2:1:1的結(jié)構(gòu)簡式為____________________

(7)寫出用和乙炔為原料制備的合成路線(其他試劑任選)_____。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某化學(xué)小組為了證明二氧化硫和氯氣的漂白性,設(shè)計(jì)了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置:

他們制備二氧化硫和氯氣所依據(jù)的原理分別是:

Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+SO2

MnO2+4HCl(濃)MnCl2+2H2O+Cl2

(1)用來制取氯氣的裝置是________(填字母),反應(yīng)中濃鹽酸所表現(xiàn)出的化學(xué)性質(zhì)是________________________________。

(2)反應(yīng)開始一段時(shí)間后,B、D試管中的品紅溶液均褪色。停止通氣后,再給B、D兩個(gè)試管分別加熱,__________(填“B”或“D”)試管中無明顯現(xiàn)象。

(3)裝置C的作用是____________________。

(4)若裝置D中的品紅溶液換成紫色的石蕊溶液,則出現(xiàn)的現(xiàn)象是__________________。

(5)該小組同學(xué)將兩種氣體混合后通入品紅溶液,一段時(shí)間后,品紅溶液幾乎不褪色。查閱資料得知:兩種氣體按體積比1∶1混合,再與水反應(yīng)可生成兩種常見的酸,因而失去漂白作用,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】將固體NH4I置于密閉容器中,在一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng):①NH4I(s)NH3(g)+HI(g) ②2HI(g)H2(g)+I2(g) 達(dá)到平衡時(shí),c(H2)0.5 mol·L-1,c(HI)4 mol·L-1,,則此溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為

A. 9 B. 16 C. 20 D. 25

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】常溫常壓下,將a mol CO2氣體通入1L bmol/LNaOH溶液中,下列對所得溶液的描述不正確的是

A. 當(dāng)a2b時(shí),隨著CO2氣體的通入,溶液中由水電離出的cH)有如上圖變化關(guān)系

B. 當(dāng)ab時(shí),所得溶液中存在:cOH)+cCO32-)=cH)+cH2CO3

C. 當(dāng)2ab時(shí),所得溶液中存在:cNa)>cCO32-)>cOH)>cHCO3)>cH

D. 當(dāng)1/2a/b1時(shí),所得溶液中一定存在:cNa)=cCO32-)+cHCO3)+cH2CO3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】元素X、YZ在周期表中的相對位置如圖所示。已知Y元素原子的外圍電子排布為nsn1npn1,則下列說法不正確的是( )

A. Y元素原子的外圍電子排布為4s24p4

B. Y元素在周期表的第三周期ⅥA

C. X元素所在周期中所含非金屬元素最多

D. Z元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】黃鐵礦石的主要成分為FeS2和少量FeS(假設(shè)其它雜質(zhì)中不含鐵、硫元素,且高溫下不發(fā)生化學(xué)變化),它是我國大多數(shù)硫酸廠制取硫酸的主要原料。某化學(xué)興趣小組對該黃鐵礦石進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究。將m1g該黃鐵礦石的樣品放入如圖裝置(夾持和加熱裝置略)的石英管中,從a處不斷地緩緩?fù)ㄈ肟諝,高溫灼燒黃鐵礦樣品至反應(yīng)完全。其反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2,4FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2

(實(shí)驗(yàn)一)測定硫元素的含量

反應(yīng)結(jié)束后,將乙瓶中的溶液進(jìn)行如下處理:

(1)鼓入空氣的作用是_____________________

(2)反應(yīng)結(jié)束后,給乙瓶溶液中加入足量H2O2溶液的目的是___________(用化學(xué)方程式表示)。H2O2可以看成是一種很弱的酸,寫出其主要的電離方程式為____________________。

(3)該黃鐵砂石中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________________(列出表達(dá)式即可)。

(實(shí)驗(yàn)二)測定鐵元素的含量

①用足量稀硫酸溶解石英管中的固體殘?jiān)诩舆原劑使溶液中的Fe3+恰好完全轉(zhuǎn)化為Fe2+后,過濾、洗滌 ③將過濾液稀釋至250mL

④取25.00mL稀釋液,用0.100mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定

(4)步驟②中,若用鐵粉作還原劑,則所測得的鐵元素的含量__________(填“偏大”“ 偏小” 或“無影響”)。

(5)請寫出步驟②中洗滌的方法____________________。

(6)某同學(xué)一共進(jìn)行了四次滴定實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下:

第一次

第二次

第三次

第四次

消耗KMnO4溶液體積/ml

25.00

25.03

20.00

24.97

根據(jù)所給數(shù)據(jù),計(jì)算該稀釋液中Fe2+的物質(zhì)的量濃度c(Fe2+)=__________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列物質(zhì)屬于共價(jià)化合物的是

A. NaBr B. H2 C. MgCl2 D. HCl

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同步練習(xí)冊答案