【題目】二氧化碳捕集與封存是應(yīng)對氣候變化問題的解決方案之一;卮鹣铝袉栴}:

(l)我國科研團(tuán)隊(duì)利用低溫等離子體協(xié)同催化技術(shù),在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)了將CO2CH4一步轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品。試寫出 CO2CH4合成乙酸的熱化學(xué)方程式:____。

(甲烷和乙酸的燃燒熱分別為-890.31 kJ/mol、-876.72 kJ/mol

(2)在某一鋼性密閉容器中CH4CO2的分壓分別為15 kPa、20 kPa,加入Ni/α-Al2 O3催化劑并加熱至1123 K使其發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。

①研究表明CO的生成速率vCO)=1.2810-2pCH4pCO2)(kPa s-1),某時(shí)刻測得p(H2)=10 kPa,則 pCH4)=___kPa,vCO)=___kPa s-1

②達(dá)到平衡后測得體系壓強(qiáng)是起始時(shí)的,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=____kPa2。

(3)氮化鎵(GaN)與Cu可組成如圖所示的人工光合系統(tǒng),該裝置能以CO2H2O為原料合成CH4

①該裝置工作時(shí)H+移向____(填“GaN”或“Cu”)電極,該電極上的電極反應(yīng)式為 ___。

②該裝置每產(chǎn)生1 mol CH4,左極室溶液質(zhì)量減少____g。

③本實(shí)驗(yàn)條件下,若CO2轉(zhuǎn)化為烴(如甲烷、乙烯等)的轉(zhuǎn)化率為10%,生成CH4的選擇性為12%,現(xiàn)收集到12 mol CH4,則通入的CO2____mol。(已知:選擇性=生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的原料量/原料總的轉(zhuǎn)化量)

(4)上述人工光合系統(tǒng)裝置也可以制備乙烯、乙炔等重要化工原料。2010Sheth等研究得出乙炔在Pd表面選擇加氫的反應(yīng)機(jī)理,如下圖所示。其中吸附在Pd表面的物質(zhì)用“*”標(biāo)注。

上述吸附反應(yīng)為 ____填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng),該過程中最小能壘(活化能)為___ kJmol-1,該步驟的化學(xué)方程式為____。

【答案】CH4g)+CO2g)=CH3COOHl)△H=-13.59 kJ/mol 10 1.92 3200 Cu CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O 72 1000 放熱 66 C2H2*+H*=C2H3*

【解析】

1)根據(jù)甲烷和乙酸的燃燒熱得出熱化學(xué)方程式為:① CH4g)+2O2g)=CO2g)+2H2Ol) △H=-890.31 kJ/mol,② CH3COOHl)+2O2g)=2CO2g)+2H2Ol) △H=-876.72 kJ/mol ,根據(jù)蓋斯定律①-②得CH4g)+CO2g)═CH3COOHl)△H=-890.31 kJ/mol-(-876.72 kJ/mol)=-13.59 kJ/mol,則CO2CH4合成乙酸的熱化學(xué)方程式為:CH4g)+CO2g)=CH3COOHl)△H=-13.59 kJ/mol,故答案為:CH4g)+CO2g)=CH3COOHl)△H=-13.59 kJ/mol;

2)①在某一鋼性密閉容器中CH4CO2的分壓分別為15 kPa、20 kPa,加入Ni/α-A12 O3催化劑并加熱至1123 K使其發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),則

pCH4)=10kPa,vCO)=1.2810-2 pCH4pCO2)(kPa s-1)=1.2810-2×10×15=1.92kPa s-1),故答案為:10;1.92

②達(dá)到平衡后測得體系壓強(qiáng)是起始時(shí)的,設(shè)達(dá)到平衡狀態(tài)消耗甲烷分壓x,

15-x+20-x+2x+2x=(15+2)×,解得x=10,因此平衡常數(shù)Kp=,故答案為:3200;

3)①由圖可知,負(fù)極上水失去電子生成氧氣,正極上二氧化碳得到電子生成甲烷,陽離子向正極移動(dòng), 正極的電極反應(yīng)為:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O,故答案為:Cu;CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O;

②根據(jù)正極反應(yīng)式知每產(chǎn)生1mol CH4轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8mol,左極室溶液質(zhì)量較少的是水的質(zhì)量,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒及電極反應(yīng)式H2O-4e-=O2↑+4H+得:m(H2O)=18g/mol× =72g,故答案為:72;

③由題意得nCO2)×1012%=12mol,則nCO2)=1000mol,故答案為:1000;

4)根據(jù)圖示知,吸附反應(yīng)能量降低,則反應(yīng)為放熱;根據(jù)圖示反應(yīng)中最小能壘(活化能)為66 kJmol-1;該步驟的化學(xué)方程式為:C2H2*+H*=C2H3*;故答案為:放熱;66;C2H2*+H*=C2H3*。

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】亞氯酸鈉(NaClO2)是一種高效的漂白劑和氧化劑,可用氯酸鈉(NaClO3)為原料制取,(常溫下ClO2為氣態(tài)),下列說法錯(cuò)誤的是

A.反應(yīng)①階段,參加反應(yīng)的NaClO3SO2的物質(zhì)的量之比為2:1

B.反應(yīng)①后生成的氣體要凈化后進(jìn)入反應(yīng)②裝置

C.升高溫度,有利于反應(yīng)②提高產(chǎn)率

D.反應(yīng)②中有氣體生成

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知 M、N 是合成某功能高分子材料的中間產(chǎn)物,下列關(guān)于 M、N 說法正確的是

A.MN 都屬于芳香烴,但既不是同系物,也不是同分異構(gòu)體

B.MN 分別與液溴混合,均發(fā)生取代反應(yīng)

C.M、N 均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

D.M、N 分子所有原子均可能共平面

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】高鐵酸鉀在飲用水源和廢水處理過程中,不僅能去除污染物和致癌化學(xué)污染物,而且不產(chǎn)生任何誘變致癌的產(chǎn)物,具有高度的安全性;其可溶于水,微溶于濃 KOH 溶液,且在強(qiáng)堿性溶液中比 較穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)室用次氯酸鹽氧化法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的流程如圖所示:

流程圖中的飽和次氯酸鉀溶液的制備裝置如圖所示:

(1)A 為氯氣發(fā)生裝置。A 中反應(yīng)的離子方程式是___________;裝置 B 內(nèi)的試劑及作用是____________;

(2)裝置 C 反應(yīng)溫度控制在 05℃進(jìn)行,在不改變 KOH 溶液濃度前提下,實(shí)驗(yàn)中可采取措施是________。

(3)流程圖中在加入 KOH 固體的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的白色沉淀_____(填化學(xué)式)。

(4)在攪拌下,將 Fe(NO3)3飽和溶液緩慢滴加到 KClO 飽和溶液中即可制取 K2FeO4,寫出該反應(yīng)的離子方程式__________;反應(yīng)過程中溫度控制在 10~15℃,溫度過低或過高對反應(yīng)的影響是_____________。

(5)過濾除雜時(shí)不用普通漏斗和濾紙而采用砂芯漏斗(如圖)的原因是_____________

(6)在提純高鐵酸鉀時(shí)采用重結(jié)晶、洗滌、干燥的方法,洗滌劑可以選用_____。

A.H2O B. KOH 溶液 C.Fe(NO3)3溶液 D.異丙醇

(7)若提純得到 a gK2FeO4(M=198g/mol),上述流程中有 5% Fe 損失,則需要提供 Fe(NO3)3(M=242g/mol)的質(zhì)量為_____g(用含 a 的計(jì)算式表示)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】普通干電池是一種廣泛使用的可移動(dòng)化學(xué)電源。 某同學(xué)在探究廢酸性干電池內(nèi)物質(zhì)回收利用時(shí),進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn):

請回答以下問題:

1)干電池工作時(shí)正極電極反應(yīng)式為:2NH4+2e- = 2NH3↑+H2↑,則負(fù)極電極反應(yīng)式是___________。 電池中加入 MnO2 的作用是除去正極上的某產(chǎn)物, 本身生成Mn2O3,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________。

2)步驟③灼燒濾渣時(shí)所用主要儀器有酒精燈、玻璃棒、______ 、泥三角和三腳架;灼燒濾渣時(shí),產(chǎn)生一種無色無味能使澄清石灰水變渾濁的氣體,由此推測灼燒前的濾渣中存在的物質(zhì)有_____。

3)向步驟④的試管中加入步驟③灼燒后所得黑色固體,試管中迅速產(chǎn)生能使帶火星的木條復(fù)燃的氣體,據(jù)此可初步認(rèn)定灼燒后的黑色固體為_____

4)查詢資料得知,通過電解可將 Mn2O3 轉(zhuǎn)化為 MnO2。 為此某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示裝置,并將混合物粉末調(diào)成糊狀,附在其中的_________(填“左”或“右”)邊電極上,該電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式是_____, 在電解過程中溶液的 pH__________(填“變大”、“變小”或“不變”)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是

A.C60 C70互為同位素

B.N2 、N3- N4、N5+互為同素異形體

C.立方烷()和苯乙烯互為同分異構(gòu)體

D.CH3CH2COOH HCOOCH2CH2CH3 互為同系物

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列離子方程式不正確的是

A.用氨水吸收過量的二氧化硫:

B.0.5mol L-1 KAl(SO4)2溶液中滴入0.5mol L-1 Ba(OH)2溶液使恰好完全沉淀:2Ba2+ 4OH- + Al3++2=2BaSO4++2H2O

C.用足量Na2S2O3溶液除去水中的 Cl2: 4Cl2++5H2O =10H++2+8Cl-

D.少量CO2通入苯酚鈉溶液中:C6H5O-+CO2+H2OC6H5OH+

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】迄今為止我國相關(guān)部門已經(jīng)發(fā)布了113Nh115Mc、116Lv117Ts、118Og等元素的中文名稱分別是:、、、、,下列有關(guān)推斷正確的是(

A.這五種元素均為主族元素

B.Nh的最高價(jià)氧化物是一種典型的兩性氧化物

C.Ts的簡單陰離子比該族上一周期簡單陰離子的還原性弱

D.根據(jù)該名稱,周期表118種元素中非金屬元素共有24

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】鋅、氮元素形成的化合物在各領(lǐng)域有著重要的作用。

(1)基態(tài)Zn2+的價(jià)電子排布式為_______________;

(2)獨(dú)立的NH3分子中,H-N-H鍵鍵角為107°18’。如圖是[Zn(NH3)6]2的部分結(jié)構(gòu)以及其中H-N-H鍵鍵角。

請解釋[Zn(NH3)6]2離子中H-N-H鍵角變?yōu)?/span>109.5°的原因是_____________。

(3)離子液體具有很高的應(yīng)用價(jià)值,其中EMIM離子由H、C、N三種元素組成,其結(jié)構(gòu)如圖所示:

π鍵可用符號Π表示,其中m、n分別代表參與形成大π鍵的原子數(shù)和電子數(shù)。則EMIM離子中的大π鍵應(yīng)表示為___________________;衔[EMIM][AlCl4]具有很高的應(yīng)用價(jià)值,其熔點(diǎn)只有7 ℃,該物質(zhì)晶體的類型是________。

(4)過渡元素水合離子是否有顏色與原子結(jié)構(gòu)有關(guān),且存在一定的規(guī)律,已知Zn2等過渡元素離子形成的水合離子的顏色如下表所示:

離子

Sc3

Cr3

Fe2

Zn2+

水合離子的顏色

無色

綠色

淺綠色

無色

請根據(jù)原子結(jié)構(gòu)推測Sc3、Zn2的水合離子為無色的原因:____________________。

(5)ZnS形成某種化合物的晶胞如圖所示。

Zn2+填入S2組成的________________空隙中;

②由①能否判斷出S2、Zn2+相切?_________(填);已知晶體密度為dg/cm3S2半徑為a pm,若要使S2-、Zn2+相切,則Zn2+半徑為____________________pm(寫計(jì)算表達(dá)式)。

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