【題目】催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生兩個平行反應(yīng),分別生成CH3OH和CO。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-53.7kJ·mol-1I
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH2II
某實驗室控制CO2和H2初始投料比為1:2.2,在相同壓強下,經(jīng)過相同反應(yīng)時間測得如下實驗數(shù)據(jù):
【備注】Cat.1:Cu/ZnO納米棒;Cat.2:Cu/ZnO納米片;甲醇選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比
已知:①CO和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
②H2O(l)H2O(g)ΔH3=44.0kJ·mol-1
請回答(不考慮溫度對ΔH的影響):
(1)反應(yīng)I的平衡常數(shù)表達式K=;反應(yīng)II的ΔH2=kJ·mol-1。
(2)有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有。
A.使用催化劑Cat.1
B.使用催化劑Cat.2
C.降低反應(yīng)溫度
D.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度
E.增大CO2和H2的初始投料比
(3)表中實驗數(shù)據(jù)表明,在相同溫度下不同的催化劑對CO2轉(zhuǎn)化成CH3OH的選擇性有顯著的影響,其原因是。
(4)在圖中分別畫出反應(yīng)I在無催化劑、有Cat.1和有Cat.2三種情況下“反應(yīng)過程~能量”示意圖。
(5)研究證實,CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇,則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在極,該電極反應(yīng)式是。
【答案】(1) +41.2
(2)CD
(3)表中數(shù)據(jù)表明此時反應(yīng)未達到平衡,不同的催化劑對反應(yīng)Ⅰ的催化能力不同,因而在該時刻下對甲醇選擇性有影響。
(4)
(5)陰 CO2+6H++6e==CH3OH+H2O
【解析】
試題分析:(1)根據(jù)平衡常數(shù)的公式,生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物濃度的冪之積的比值,書寫平衡常數(shù)為。已知熱化學(xué)方程式:a:CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H= -283.0kJ·mol-1 b:H2(g)+O2(g)=H2O (l)△H=-285.8kJ·mol-1 c: H2O(l) H2O(g) ΔH3=44.0kJ·mol-1根據(jù)蓋斯定律分析,b-a+c即可得熱化學(xué)方程式為:CO2(g)+ H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH2=-285.8+283.0+44=+41.2 kJ·mol-1。(2)反應(yīng)Ⅰ中A、使用催化劑,平衡不移動,不能提高轉(zhuǎn)化率,錯誤;B、使用催化劑,平衡不移動,不能提高轉(zhuǎn)化率,錯誤;C、降低反應(yīng)溫度,平衡正向移動,提高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率,正確;D、投料比不變,增加反應(yīng)的濃度,平衡正向移動,提高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率,正確;E、增大二氧化碳和氫氣的初始投料比,能提高氫氣的轉(zhuǎn)化率,二氧化碳的會降低,故錯誤。故選CD。(3)從表格數(shù)據(jù)分析,在相同的溫度下,不同的催化劑,相同的反應(yīng)時間內(nèi),其二氧化碳的轉(zhuǎn)化率也不同,說明不同的催化劑的催化能力不同;相同催化劑不同的溫度,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率不同,且溫度高的轉(zhuǎn)化率大,因為正反應(yīng)為放熱反應(yīng),說明表中數(shù)據(jù)是未到平衡數(shù)據(jù)。所以答案為:表中數(shù)據(jù)表明此時反應(yīng)未達到平衡,不同的催化劑對反應(yīng)Ⅰ的催化能力不同,因而在該時刻下對甲醇選擇性有影響。
(4)從表中數(shù)據(jù)分析,在催化劑Cat.2的作用下,甲醇的選擇性更大,說明催化劑Cat.2對反應(yīng)Ⅰ的催化效果更好,催化劑能降低反應(yīng)的活化能,說明使用催化劑Cat.2的反應(yīng)過程中活化能更低,故圖為:
(5)二氧化碳變甲醇,碳元素的化合價降低,得到電子,說明其在陰極反應(yīng),其電極反應(yīng)為: CO2+6H++6e-==CH3OH+H2O
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【題目】[化學(xué)-—選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]東晉《華陽國志南中志》卷四中已有關(guān)于白銅的記載,云南鎳白銅(銅鎳合金)聞名中外,曾主要用于造幣,亦可用于制作仿銀飾品;卮鹣铝袉栴}:
(1)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為_________,3d能級上的未成對的電子數(shù)為______。
(2)硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍(lán)色溶液。
①[Ni(NH3)6]SO4中陰離子的立體構(gòu)型是_____。
②在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+與NH3之間形成的化學(xué)鍵稱為______,提供孤電子對的成鍵原子是_____。
③氨的沸點(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是______;氨是_____分子(填“極性”或“非極性”),中心原子的軌道雜化類型為_______。
(3)單質(zhì)銅及鎳都是由______鍵形成的晶體:元素銅與鎳的第二電離能分別為:ICu=1959kJ/mol,INi=1753kJ/mol,ICu>INi的原因是______。
(4)某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
①晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為_____。
②若合金的密度為dg/cm3,晶胞參數(shù)a=________nm。
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【題目】某課外活動小組為探究金屬與濃硫酸反應(yīng),進行了如下實驗。
Ⅰ.探究濃硫酸與銅反應(yīng)時硫元素與氫元素的氧化性強弱:實驗裝置如圖所示。(固定裝置已略去)
(1)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ;
A裝置銅絲如圖設(shè)計的原因是 。
(2)C中濃硫酸的作用是 。
(3)F燒杯中的溶液通常是 。
(4)實驗過程中,能證明濃硫酸與銅反應(yīng)后產(chǎn)物中硫元素的氧化性強于氫元素的現(xiàn)象是 。
(5)實驗結(jié)束后,證明A裝置試管中反應(yīng)所得產(chǎn)物是否含有銅離子的操作方法是__________________。
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【題目】海帶中含碘元素,從海帶中提取碘有如下步驟:①加入足量雙氧水(含稀硫酸);②將
海帶焙燒成灰后加水?dāng)嚢瑁?/span>③加CCl4振蕩;④用分液漏斗分液; ⑤過濾。合理的操作順序是( )
A. ①②③④⑤ B. ①③⑤②④ C. ②⑤①③④ D. ②①③⑤④
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【題目】為了預(yù)防碘缺乏癥,國家規(guī)定每千克食鹽中應(yīng)含有40~50 mg碘酸鉀。碘酸鉀晶體具有較高的穩(wěn)定性,但在酸性溶液中,碘酸鉀是一種較強的氧化劑,能跟某些還原劑反應(yīng)生成碘;在堿性溶液中,碘酸鉀能被氯氣、次氯酸等更強的氧化劑氧化為更高價的碘的含氧酸鹽。工業(yè)生產(chǎn)碘酸鉀的流程如圖所示。
(1)碘在周期表中的位置為__________________;
(2)碘、氯酸鉀、水混合反應(yīng)時,若兩種還原產(chǎn)物所得電子的數(shù)目相同,請配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式:____I2+____KClO3+____H2O=____KH(IO3)2+____KCl+____Cl2↑;
(3)混合反應(yīng)后,用稀酸酸化的作用是___________________________,在稀鹽酸和稀硝酸中不能選用的酸是_________,理由是__________________________________;
(4)試劑X的化學(xué)式為__________,寫出用試劑X調(diào)pH的化學(xué)方程式__________________;
(5)如果省略“酸化”、“逐氯”、“結(jié)晶①、過濾”這三步操作,直接用試劑X調(diào)整反應(yīng)混合物的pH,對生產(chǎn)碘酸鉀有什么影響?________________________________________。
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【題目】實驗室用濃硫酸和乙醇反應(yīng)制備乙烯,若溫度過高或加熱時間過長,制得的乙稀往往混有CO2、SO2、H2O(氣體少量)。請回答下列問題:
(1)試分析CO2和SO2是怎么樣產(chǎn)生的? (用一句話說明)。
(2)試用下圖所示的裝置設(shè)計一個實驗,驗證制得的氣體中確實含有CO2和SO2、H2O(g),按氣流的方向,各裝置的連接順序是: 。
(3)實驗時若觀察到:①中從左到右A瓶中品紅溶液褪色,B瓶中高錳酸鉀溶液顏色逐漸變淺,C瓶中品紅溶液不褪色,則A瓶的作用是______,B瓶的作用是______,C瓶的作用是______。
(4)裝置②中所加的試劑名稱是______,它可以驗證的氣體是______,簡述確定裝置②在整套裝置中的位置的理由是___ ___。
(5)裝置③中所盛溶液的名稱是______,它可以用來驗證的氣體是______。
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【題目】以下物質(zhì)按照強電解質(zhì)、弱電解質(zhì)、非電解質(zhì)、能導(dǎo)電的順序排列的選項是
A. 氯化氫 氨氣 甲烷 銅
B. H2SO4 HF 乙醇 氯化鈉溶液
C. 氫氧化鋇 氫氧化鈣 二氧化碳 氨水
D. 氯化氫 食醋 葡萄糖 銀
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【題目】下列溶液一定顯酸性的是
A.含H+的溶液
B.c(OH-)<c(H+)的溶液
C.pH<7的溶液
D.能與金屬Al反應(yīng)放出H2的溶液
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【題目】下列說法正確的是( )
A.將22.4 L HCl溶于水配制1 L溶液,其溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為1.0 mol/L
B.1 mol/L的Na2CO3溶液中含有2 mol Na+
C.500 mL 0.5 mol/L的(NH4)2SO4溶液中含有NH4+個數(shù)為0.5NA(NA為阿伏加德羅常數(shù))
D.Na+濃度為0.2 mol/L的Na2SO4溶液中SO42-濃度為0.1 mol/L
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