【題目】2019年國(guó)際非政府組織“全球碳計(jì)劃”12月4日發(fā)布報(bào)告:研究顯示,全球二氧化碳排放量增速趨 緩。CO2的綜合利用是解決溫室問(wèn)題的有效途徑。
(1)一種途徑是將CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。如:
△H3=____
(2)CO2甲烷化反應(yīng)是由法國(guó)化學(xué)家Paul Sabatier提出的,因此,該反應(yīng)又叫Sabatier反應(yīng)。CO2催化氫化 制甲烷的研究過(guò)程如下:
①上述過(guò)程中,產(chǎn)生H2反應(yīng)的化學(xué)方程式為____
②HCOOH是CO2轉(zhuǎn)化為CH4的中間體:CO2HCOOHCH4。當(dāng)鎳粉用量增加10倍后,甲酸的產(chǎn)量迅速減少,當(dāng)增加鎳粉用量時(shí),CO2鎳催化氫化制甲烷的兩步反應(yīng)中反應(yīng)速率增加較大的一步是_____填“I”或“Ⅱ”)。
(3)CO2經(jīng)催化加氫可以生成低碳烴,主要有兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng):
反應(yīng)I:
反應(yīng)Ⅱ:
在1 L恒容密閉容器中充人1 mol CO2和4 mol H2,測(cè)得平衡時(shí)有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量隨溫度變化如圖所示。T1℃時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率為____。T1℃時(shí),反應(yīng)I的平衡常數(shù)K= ___。
(4)已知CO2催化加氫合成乙醇的反應(yīng)原理為,m代表起始時(shí)的投料比,即
①圖1中投料比相同,溫度T3>T2>T1,則△H ______(填“>”或“<”)0。
②m=3時(shí),該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后p(總)=20a MPa,恒壓條件下各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖2。則曲線b代表的物質(zhì)為 ___(填化學(xué)式),T4溫度時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)物質(zhì)d的分壓p(d)=______
【答案】+1366.8kJmol-1 3Fe+4H2OFe3O4+4H2 Ⅱ 60% 0.045 < CO2 2.5aMPa
【解析】
(1)已知反應(yīng)①C2H4(g)+H2O(l)═C2H5OH (l)△H1=-44.2kJmol-1
②2CO2(g)+2H2O(l)═C2H4(g)+3O2(g)△H2=+1411.0 kJmol-1
結(jié)合蓋斯定律,反應(yīng)①+②結(jié)合得:2CO2(g)+3H2O(l)═C2H5OH(l)+3O2(g)△H3=△H1+△H2=-44.2kJmol-1+1411.0 kJmol-1=+1366.8kJmol-1;
(2)①根據(jù)流程圖可知反應(yīng)物為:Fe、H2O,生成物為:H2、Fe3O4,則化學(xué)方程式為:3Fe+4H2OFe3O4+4H2;
②當(dāng)鎳粉用量增加10倍后,甲酸的產(chǎn)量在迅速減少,說(shuō)明甲酸的消耗速率大于其生成速率,因此說(shuō)明反應(yīng)Ⅱ的速率要比反應(yīng)Ⅰ的速率增加得快;
(3)T1℃時(shí)體系內(nèi)n(CH4)=0.2mol,則根據(jù)反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)可知該反應(yīng)消耗的n(CO2)=0.2mol,消耗的n(H2)=0.8mol,生成的n(H2O)=0.4mol;體系內(nèi)n(C2H4)=0.2mol,則根據(jù)反應(yīng)Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)可知該反應(yīng)消耗的n(CO2)=0.4mol,消耗的n(H2)=1.2mol,生成的n(H2O)=0.8mol;總消耗n(CO2)=0.2mol+0.4mol=0.6mol,所以α(CO2)=×100%=60%;
容器的體積為1L,所以平衡時(shí),c(CO2)==0.4mol/L,c(H2)==2mol/L,c(CH4)==0.2mol/L,c(H2O)==1.2mol/L,平衡常數(shù)K==0.045;
(4)①根據(jù)圖示,相同壓強(qiáng)和投料比的條件下,溫度越高,H2轉(zhuǎn)化率越低,說(shuō)明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),△H<0;
②溫度升高,反應(yīng)逆向進(jìn)行,所以產(chǎn)物的物質(zhì)的量是逐漸減少的,反應(yīng)物的物質(zhì)的量增大,由圖可知,曲線a代表的物質(zhì)為H2,b表示CO2,c為H2O,d為C2H5OH;
m=3時(shí),設(shè)n(CO2)=3mol,n(H2)=9mol,列三段式如下:
根據(jù)圖示,n(CO2)=n(C2H5OH),即3-2x=x,解得x=1mol,C2H5OH的體積分?jǐn)?shù)===12.5%,p(C2H5OH)=20aMPa×12.5%=2.5aMPa。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】標(biāo)準(zhǔn)狀況下,在盛有乙炔氣體的密閉容器中通入一定量的Cl2,充分反應(yīng)后,在光照條件下使生成的產(chǎn)物再與剩余的Cl2反應(yīng),最后得到三種物質(zhì)的量分別為0.5 mol的多鹵代烴,一共通入_____mol Cl2,將生成的HCl溶于水制100 mL溶液,則鹽酸濃度為_____ mol·L-1。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在玻璃生產(chǎn)中,熔爐里原料發(fā)生的主要反應(yīng)為:2Na2CO3+CaCO3+3SiO22Na2SiO3+CaSiO3+3CO2↑。
(1)某反應(yīng)物在熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電,它屬于______晶體。
(2)上述反應(yīng)里所涉及的短周期元素原子半徑由大到小的順序?yàn)?/span>________。
(3)碳和硅屬于同族元素,該族元素的原子最外層電子的價(jià)層電子表示式為________。
(4)寫一個(gè)能比較碳元素和氧元素非金屬性強(qiáng)弱的化學(xué)反應(yīng)方程式:________。
(5)CO2的電子式為_______。
(6)反應(yīng)物Na2CO3與CaCO3均能制備二氧化碳,但是往往不是都能使用稀硫酸,請(qǐng)說(shuō)明理由。______
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予鋰離子電池的發(fā)明者,LiFePO4是鋰離子電池的正極材料。用含鋰廢渣(主要金屬元素的含量:Li 8.50%、Ni 6.55%、Mg 13.24%)制備Li2C2O4,并用其制備LiFePO4部分工藝流程如圖(該流程可能造成水體砷污染):
已知:濾液1、濾液2中部分離子的濃度(g·L-1):
Li+ | Ni2+ | Mg2+ | |
濾液1 | 22.72 | 20.68 | 60.18 |
濾液2 | 21.94 | 7.7×10-3 | 0.78×10-3 |
I.制備Li2C2O4
(1)濾渣2的主要成分有__(填化學(xué)式)。
(2)Na2C2O4溶液中各離子的濃度由大到小順序?yàn)?/span>__。
(3)寫出加入Na2C2O4溶液時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:__。
Ⅱ.制備LiFePO4
(4)將電池極Li2C2O4和FePO4置于高溫下反應(yīng)生成LiFePO4和一種溫室氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是___。
(5)LiFePO4需要在高溫下成型后才能作為電極,高溫成型時(shí)要加入少量石墨,則石墨的作用是__(任寫一點(diǎn))。
(6)我國(guó)科學(xué)家研究零價(jià)鐵活化過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)去除廢水中的As(Ⅴ),其機(jī)制模型如圖,其中零價(jià)鐵與過(guò)硫酸鈉反應(yīng)的離子方程式是__。在該模型中得到的鐵砷共沉淀物經(jīng)灼燒(無(wú)元素化合價(jià)變化)后得到一種磁性化合物,化學(xué)式為Fe7As2O14,該物質(zhì)中二價(jià)鐵與三價(jià)鐵的個(gè)數(shù)比為__。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】混合溶液中離子濃度大小比較(一般情況弱電解質(zhì)的電離程度約為百分之一,而鹽類水解程度約為千分之一)
(1)等物質(zhì)的量的NH3·H2O和NH4Cl的混合溶液中存在的水解平衡是____,存在的電離平衡是____(不寫水的電離平衡),由于NH3·H2O的電離程度_____NH4Cl的水解程度,故溶液顯____性。溶液中離子濃度大小關(guān)系是_________。
(2)等物質(zhì)的量的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液中存在的水解平衡是____,存在的電離平衡是_______(不寫水的電離平衡),由于CH3COOH的電離程度_____CH3COONa的水解程度,故溶液顯____性。溶液中離子濃度大小關(guān)系是_________。
(3)等物質(zhì)的量的HCN和NaCN的混合溶液中存在的水解平衡是___,存在的電離平衡是___(不寫水的電離平衡),由于HCN的電離程度_____NaCN的水解程度,故溶液顯____性。溶液中離子濃度大小關(guān)系是____。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】環(huán)丙烷可作為全身麻醉劑,環(huán)已烷是重要的有機(jī)溶劑,下面是部分環(huán)烷烴及烷烴衍生物的 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、鍵線式和某些有機(jī)化合物的反應(yīng)式(其中 Pt、Ni 是催化劑)。
回答下列問(wèn)題:
(1)環(huán)烷烴與____________是同分異構(gòu)體。
(2)從反應(yīng)①~③可以看出,最容易發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)的環(huán)烷烴是____________(填名稱)。判斷依 據(jù)為____________。
(3)環(huán)烷烴還可以與鹵素單質(zhì),鹵化氫發(fā)生類似的開環(huán)加成反應(yīng),如環(huán)丁烷與 HBr 在一定條件下反 應(yīng),其化學(xué)方程式為____________(不需注明反應(yīng)條件)。
(4)寫出鑒別環(huán)丙烷和丙烯的一種方法.試劑____________;現(xiàn)象與結(jié)論____________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】寫出下列有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。
(1)3,4二甲基3乙基庚烷___________________________。
(2)3乙基2辛烯___________________________。
(3)對(duì)甲基苯乙烯___________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】A、B、C三種物質(zhì)分子式都是C7H8O,若滴入FeCl3 溶液,只有C呈紫色;若投入金屬鈉,只有B沒有變化。在A、B中分別加入溴水,溴水不褪色。
(1)寫出A、B、C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式: A:__________________; B:___________________;C:____________________。
(2)C的另外兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是: ①__________________;②______________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】二氫彌猴桃內(nèi)酯(J)是一種調(diào)配煙草用香精,制備該物質(zhì)的合成路線如下:
已知:A、B、C中含有一種相同的官能團(tuán),B和C中均含有兩個(gè)甲基。
(1)A的化學(xué)名稱是_________;Ⅰ中所含官能團(tuán)的名稱是_________。
(2)A生成B或C的反應(yīng)類型是_________,G生成H的反應(yīng)類型是_________。
(3)A在催化劑作用下發(fā)生加聚反應(yīng),生成的常見高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_________。
D生成E所用的試劑為烏洛托品,其相對(duì)分子質(zhì)量為140,可由甲醛與氨氣以物質(zhì)的量之比3∶2反應(yīng)脫去水得到,烏洛托品分子中有4個(gè)六元環(huán),所有氫原子化學(xué)環(huán)境相同,烏洛托品的分子式為_________,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_____________________________。
(4)化合物E與足量H2 在催化劑及加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。
(5)芳香族化合物X是J 的同分異構(gòu)體,1mol X能與2mol NaOH 反應(yīng),X的核磁共振氫譜有5組峰,且峰面積之比為1∶1∶2∶6∶6,寫出一種符合條件的X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:__________________。
(6)寫出以1-丙醇為原料(其他試劑任選)制備2-丁烯酸的合成路線____________________。
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