【題目】(1)2017年中科院某研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)設(shè)計(jì)一種新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復(fù)合催化劑,成功實(shí)現(xiàn)了CO2直接加氫制取辛烷值汽油,該研究成果被評(píng)價(jià)為“CO2催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的突破性進(jìn)展”。
已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH1 = -aKJ/mol
C8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1) ΔH2= -bKJ/mol
試寫(xiě)出25℃、101kPa條件下,CO2與H2反應(yīng)生成汽油(以C8H18表示)的熱化學(xué)方程式_________________________________。
(2)利用CO2及H2為原料,在合適的催化劑(如Cu/ZnO催化劑)作用下,也可合成CH3OH,涉及的反應(yīng)有:
甲:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H= — 53.7kJ·mol-1 平衡常數(shù)K1
乙:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H= + 41.2kJ·mol-1 平衡常數(shù)K2
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常數(shù)K=______(用含K1、K2的表達(dá)式表示),該反應(yīng)△H_____0(填“大于”或“小于”)。
②提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有___________(填寫(xiě)兩項(xiàng))。
③催化劑和反應(yīng)體系的關(guān)系就像鎖和鑰匙的關(guān)系一樣,具有高度的選擇性。下列四組實(shí)驗(yàn),控制CO2和H2初始投料比均為1:2.2,經(jīng)過(guò)相同反應(yīng)時(shí)間(t1min)。
溫度(K) | 催化劑 | CO2轉(zhuǎn)化率(%) | 甲醇選擇性(%) | 綜合選項(xiàng) |
543 | Cu/ZnO納米棒材料 | 12.3 | 42.3 | A |
543 | Cu/ZnO納米片材料 | 11.9 | 72.7 | B |
553 | Cu/ZnO納米棒材料 | 15.3 | 39.1 | C |
553 | Cu/ZnO納米片材料 | 12.0 | 70.6 | D |
由表格中的數(shù)據(jù)可知,相同溫度下不同的催化劑對(duì)CO2的轉(zhuǎn)化為CH3OH的選擇性有顯著影響,根據(jù)上表所給數(shù)據(jù)結(jié)合反應(yīng)原理,所得最優(yōu)選項(xiàng)為___________(填字母符號(hào))。
(3)以CO、H2為原料合成甲醇的反應(yīng)為:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在體積均為2L的三個(gè)恒容密閉容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,分別都充入1molCO和2molH2,三個(gè)容器的反應(yīng)溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變。下圖為三個(gè)容器中的反應(yīng)均進(jìn)行到5min時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)示意圖,其中有一個(gè)容器反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)。
①0~5min時(shí)間內(nèi)容器Ⅱ中用CH3OH表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_________________。
②三個(gè)容器中一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是容器________(填寫(xiě)容器代號(hào))。
【答案】8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(1)+16H2O(1) ΔH=—(25a-b)KJ/mol K= 小于 降低溫度、減小產(chǎn)物濃度 B 0.0875mol/(L·min) Ⅲ
【解析】
(1)已知:①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH1 =—aKJ/mol;
②C8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1) ΔH2=—bKJ/mol
根據(jù)蓋斯定律,由①×25-②得反應(yīng)方程式:8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(1) +16H2O(1) ΔH=25ΔH1-ΔH2=ΔH=—(25a-b)KJ/mol;
(2) ①已知甲:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-53.7 kJ·mol-1平衡常數(shù)K1
乙:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41.2 kJ·mol-1平衡常數(shù)K2;根據(jù)蓋斯定律,由甲-乙得反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù)K=;△H=-53.7 kJ·mol-1-41.2 kJ·mol-1=-94.9 kJ·mol-1<0;②反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)是氣體體積縮小的放熱反應(yīng),提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有降低溫度、減少產(chǎn)物濃度、按比例充入原料CO2和H2等;③由表中數(shù)據(jù)分析在相同溫度下不同催化劑對(duì)甲醇的選擇性有顯著影響,使用Cu/ZnO納米片催化劑時(shí)甲醇選擇性高;使用相同的催化劑在不同溫度下,雖然二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增加,甲醇的選擇性卻減小,說(shuō)明溫度升高,副產(chǎn)物增加,因此綜合考慮選B選項(xiàng);
(3) ①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
開(kāi)始時(shí)的物質(zhì)的量:1 2 0
轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量: a 2a a
平衡時(shí)的物質(zhì)的量:1-a 2-2a a
容器Ⅱ中0~5 min內(nèi)H2含量是20%,a=,v(CH3OH)= 0.0875mol/(L·min);②Ⅲ中溫度高氫氣含量高,說(shuō)明達(dá)到平衡升高溫度平衡逆向移動(dòng),氫氣含量增加。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某溫度時(shí),在一容積為1L的密閉容器中,加入0.4 mol的N2和1.2 mol的H2,在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):N2(B)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,5min 時(shí)達(dá)到平衡,反應(yīng)中NH3的物質(zhì)的量濃度的變化情況如圖所示:
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1) 根據(jù)如圖,計(jì)算從反應(yīng)開(kāi)始到平衡時(shí),平均反應(yīng)速率v(N2)=_________。
(2) 該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為__________________。
(3) 反應(yīng)達(dá)到平衡后,第5min末保持其他條件不變,若改變反應(yīng)溫度,則NH3的物質(zhì)的量濃度不可能為_________(填序號(hào))。
A.0.80mol·L-1 B.0.25mol·L-1 C.0.20mol·L-1 D.0.08mol·L-1
(4) 反應(yīng)達(dá)到平衡后,第5 min末保持其他條件不變,若只把容器的體積縮小一半,平衡移動(dòng)_________(填“向右”、“向左”或“不”,化學(xué)平衡常數(shù)_________( 填“增大”、“減少”或“不變”)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,下列說(shuō)法正確的是
A. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24LCH3OH分子中共價(jià)鍵的數(shù)目為0.5NA
B. 1molNa2O2與足量CO2充分反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2 NA
C. 25℃1LpH=12的Na2CO3溶液中,由水電離出H+的數(shù)目為0.01NA
D. 0.1molH2和0.1molI2于密閉容器中充分反應(yīng)后,HI分子總數(shù)為0.2NA
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】有機(jī)物的表示方法多種多樣,下面是常用的有機(jī)物的表示方法:
① ② ③CH4 ④ ⑤
⑥
⑩
(1)上述表示方法中屬于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的為__________;
屬于結(jié)構(gòu)式的為________;
屬于鍵線(xiàn)式的為________;
屬于比例模型的為________;
屬于球棍模型的為________。
(2)寫(xiě)出⑨的分子式:________。
(3)寫(xiě)出⑩中官能團(tuán)的電子式:________、________。
(4)②的分子式為________,最簡(jiǎn)式為________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】對(duì)于很多人來(lái)說(shuō),喝茶是人生的一大樂(lè)事,茶葉中含有少量的咖啡因?Х纫蚓哂袛U(kuò)張血管、刺激心腦等作用,在100 ℃時(shí)失去結(jié)晶水并開(kāi)始升華,120 ℃時(shí)升華相當(dāng)顯著,178 ℃時(shí)升華很快。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示。
實(shí)驗(yàn)室可通過(guò)下列簡(jiǎn)單方法從茶葉中提取咖啡因:
(1)咖啡因的分子式為___________。
(2)步驟1浸泡茶葉所用的溶劑最好為___________(填序號(hào))。
A.水 B.乙醇 C.石油醚
(3)步驟1、步驟4所進(jìn)行的操作或方法分別是______、______。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知X是一種具有果香味的合成香料,下圖為合成X的某種流程:
提示:①不能最終被氧化為—COOH;
②D的產(chǎn)量可以用來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家的石油化工水平。
請(qǐng)根據(jù)以上信息,回答下列問(wèn)題:
(1)C分子中官能團(tuán)的名稱(chēng)是__________,E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是________。
(2)D+E→X的化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型為________反應(yīng)。
(3)上述A、B、C、D、E、X六種物質(zhì)中,互為同系物的是____________________。
(4)C的一種同分異構(gòu)體F可以發(fā)生水解反應(yīng),則F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________、 ________。
(5)反應(yīng)C+E→X的化學(xué)方程式為______________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某小組為探究草酸亞鐵(FeC2O4)的熱分解產(chǎn)物,按下面所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 實(shí)驗(yàn)中觀(guān)察到裝置B、F中石灰水變渾濁,E中固體變?yōu)榧t色,則證明分解產(chǎn)物中有CO2和CO氣體
B. 反應(yīng)結(jié)束后,取A中固體溶于稀硫酸,向其中滴加1~2滴KSCN溶液,溶液無(wú)顏色變化,證明分解產(chǎn)物中不含Fe2O3
C. 裝置C的作用是除去混合氣中的CO2
D. 反應(yīng)結(jié)束后,應(yīng)熄滅A、E處酒精燈后,持續(xù)通入N2直至溫度恢復(fù)至室溫
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】Ⅰ.(1)指出如下圖實(shí)驗(yàn)裝置中的錯(cuò)誤之處。(加熱裝置中燒杯底部已墊有石棉網(wǎng))
①_____________________________________;②_______________________________________。
(2)右圖是某學(xué)生的過(guò)濾操作示意圖,其操作不規(guī)范的是______(填標(biāo)號(hào))。
a.玻璃棒用作引流 b.用玻璃棒在漏斗中輕輕攪動(dòng)以加快過(guò)濾速度
c.將濾紙濕潤(rùn),使其緊貼漏斗壁 d.濾紙邊緣高出漏斗
Ⅱ.海藻中提取碘的流程如圖,已知②中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:Cl2+2KI=2KCl+I2。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)指出提取碘的過(guò)程中有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作①和③的名稱(chēng):__________;________。
(2)在3 mL碘水中,加入1mL四氯化碳,振蕩、靜置后,觀(guān)察到試管里的分層現(xiàn)象是下圖中的________(注:試管中深色區(qū)為有色溶液),下層_____色。
Ⅲ.某溶液中含有MgSO4和Na2SO4兩種溶質(zhì),選擇適當(dāng)試劑將溶液中的鎂離子轉(zhuǎn)化為沉淀或固體分離出來(lái),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下:
(1)欲證明濾液中存在SO42-、OH -,選用的方案是先取少量的濾液滴加________,發(fā)現(xiàn)溶液變紅,再向其中加入________溶液,出現(xiàn)白色沉淀,則可證明SO42-、OH - 均存在。
(2)如何洗滌Mg(OH)2沉淀?___________________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列溶液中粒子的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是( )
A. 0.1 mol/L NaHCO3溶液與0.1 mol/L NaOH溶液等體積混合,所得溶液中:c(Na+)>c(CO)>c(HCO)>c(OH-)
B. 20 mL 0.1 mol/L CH3COONa溶液與10 mL 0.1 mol/L HCl溶液混合后溶液呈酸性,所得溶液中:c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
C. 室溫下,pH=2的鹽酸與pH=12的氨水等體積混合,所得溶液中:c(Cl-)+c(H+)>c(NH)+c(OH-)
D. 0.1 mol/L CH3COOH溶液與0.1 mol/L NaOH溶液等體積混合,所得溶液中: c(OH-)>c(H+)+c(CH3COOH)
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