kPa-1.(5)碳捕捉技術(shù)的發(fā)展也有利于CO2在資源應(yīng)用方面得到充分利用.常溫下.若某次用NaOH溶液捕捉空氣中的CO2所得溶液的pH=10.并測得溶液中c.則Ka2= mol/L.">
【題目】CO2的資源化利用一直是化學(xué)家們關(guān)注的重要課題,中科院大連化學(xué)物理研究所設(shè)計(jì)了一種新型多功能復(fù)合催化劑,成功地實(shí)現(xiàn)了CO2直接加氫制取高辛烷值汽油:5CO2(g)+16H2(g)=C5H12(l)+10H2O(l) ΔH=+a kJ/mol (反應(yīng)①),該研究成果被評價為“CO2催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的突破性進(jìn)展”。
(1)已知?dú)錃獾娜紵裏釣?/span>286 kJ/mol,若要利用H2的燃燒熱求a的值,則還需要知道一個反應(yīng)的ΔH,該反應(yīng)是___________。反應(yīng)①在一定條件下具有自發(fā)性,則a_____0(填“>”或“<”)。
(2)向某密閉容器中按一定投料比充入 CO2、H2,控制條件使其發(fā)生反應(yīng):5CO2(g)+16H2(g)C5H12(1)+10H2O(1) ΔH。 測得H2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)之間的關(guān)系如圖所示:
則X表示____________,Y1____________Y2(填“>”或“<”)。欲提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率并提高單位時間內(nèi)C5H12(l)的產(chǎn)量,可采取的措施是_________(填兩種)。
(3)控制一定溫度、催化劑,按不同投料比[]將反應(yīng)物通入到某密閉容器中,測得平衡時C5H12的百分含量與投料比之間的關(guān)系如圖所示,則n0=_____________。
(4)在釕一銠雙金屬催化劑的作用下,CH3OH、CO2、H2可高效地轉(zhuǎn)化為乙酸,反應(yīng)方程式為CH3OH(g)+CO2(g)+H2(g)CH3COOH(g)+H2O(g) ΔH<0。一定溫度下,向某剛性容器中通入等物質(zhì)的量的三種原料氣,測得體系中的總壓強(qiáng)與時間的關(guān)系如表所示:
t/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
p/kPa | 3 | 2.7 | 2.5 | 2.35 | 2.26 | 2.2 | 2.2 |
則反應(yīng)開始到達(dá)平衡的過程中,v(CO2)=________kPa/min,Kp=_______span>kPa-1。
(5)碳捕捉技術(shù)的發(fā)展也有利于CO2在資源應(yīng)用方面得到充分利用。常溫下,若某次用NaOH溶液捕捉空氣中的CO2所得溶液的pH=10,并測得溶液中c(HCO3-)=2c(CO32-),則Ka2(H2CO3)=_______mol/L。
【答案】C5H12(l)+8O2(g)=5CO2(g)+6H2O(l) < 壓強(qiáng) < 增大壓強(qiáng)、增大c(CO2) 3.2 0.032 80 5×10-11
【解析】
(1)先寫出氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式,然后結(jié)合蓋斯定律分析缺少的內(nèi)容,利用反應(yīng)自發(fā)性進(jìn)行的判斷依據(jù)分析a的大;
(2)由于該反應(yīng)是一個氣體分子數(shù)目減小放熱的反應(yīng),根據(jù)變化曲線判斷X、Y表示的含義,然后利用溫度升高,平衡逆向移動,H2的轉(zhuǎn)化率降低比較Y1、Y2的大;根據(jù)平衡移動原理分析能提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率和提高反應(yīng)速率,增大單位時間內(nèi)C5H12(l)的產(chǎn)量的條件;
(3)由方程式及極端假設(shè)法,結(jié)合平衡移動原理分析平衡時體系中C5H12(l)的百分含量最高時氫氣與CO2的物質(zhì)的量的比;
(4)利用壓強(qiáng)比等于氣體的物質(zhì)的量的比,結(jié)合物質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系計(jì)算;先計(jì)算平衡時各種氣體的分壓,帶入平衡常數(shù)表達(dá)式可得Kp的值;
(5)利用鹽的水解規(guī)律結(jié)合溶液的pH及溶液中離子濃度關(guān)系計(jì)算。
(1)已知?dú)錃獾娜紵裏釣?/span>286 kJ/mol,可得其熱化學(xué)方程式:②:H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-286 kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律,16×②-①,整理可得:C5H12(l)+8O2(g)=5CO2(g)+6H2O(l),所以要知道C5H12(l)+8O2(g)=5CO2(g)+6H2O(l)的反應(yīng)熱,由于該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),△S<0,反應(yīng)①在一定條件下具有自發(fā)性,△G=△H-T△S<0,所以△H<0,即a<0;
(2)該反應(yīng)的正反應(yīng)是一個氣體體積減小的放熱反應(yīng)。在其他條件不變時,增大壓強(qiáng),平衡正向移動,H2的轉(zhuǎn)化率會提高;而升高溫度,平衡逆向移動,H2轉(zhuǎn)化率降低,故根據(jù)曲線變化趨勢可知X表示壓強(qiáng),Y表示溫度。壓強(qiáng)一定時,溫度越高,H2的平衡轉(zhuǎn)化率越小,因此溫度Y1 <Y2。增大壓強(qiáng)、增大CO2濃度均有利于平衡向右移動,在提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率的同時也能提高反應(yīng)速率,增大單位時間內(nèi)C5H12(l)的產(chǎn)量;
(3)根據(jù)反應(yīng)方程式5CO2(g)+16H2(g)C5H12(1)+10H2O(1)可知,當(dāng)按方程式計(jì)量數(shù)的比16:5=3.2投料時,兩種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相同,在此條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),得到C5H12(1)的平衡含量,若在反應(yīng)達(dá)到平衡時增大其中任何一種反應(yīng)物的濃度,平衡正向移動,但平衡移動的趨勢是微弱的,最終使反應(yīng)物總物質(zhì)的量增大的倍數(shù)大于平衡移動使C5H12(l)增大的倍數(shù),故C5H12(l)的含量反而降低,故要使平衡時C5H12(l)的含量最大,=3.2;
(4)在開始反應(yīng)時向某剛性容器中通入等物質(zhì)的量的三種原料氣,此時容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為3 kPa,假設(shè)開始時n(CO2)=1 mol,開始時氣體的總物質(zhì)的量是3 mol,平衡時消耗了x mol CO2,因同溫同體積時,壓強(qiáng)比等于其物質(zhì)的量之比,故平衡時總物質(zhì)的量為2.2 mol,氣體的物質(zhì)的量減少了△n=3 mol-2.2 mol=0.8 mol。根據(jù)發(fā)生反應(yīng):CH3OH(g)+CO2(g)+H2(g)CH3COOH(g)+H2O(g) 可知:每有1 molCO2發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量減小1 mol,現(xiàn)在氣體的物質(zhì)的量減少了0.8 mol,所以反應(yīng)的CO2物質(zhì)的量為0.8 mol,反應(yīng)開始時壓強(qiáng)為p(CO2)=1 kPa,則平衡時p(CO2)=2.2 kPa×=0.2 kPa,則反應(yīng)開始到達(dá)平衡的過程中,v(CO2)==0.032 kPa/min;根據(jù)反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系可知平衡時,p(CH3OH)=p(H2)=p(CO2)=0.2 kPa,p(CH3COOH)=p(H2O)=0.8 kPa,所以在此條件下的化學(xué)平衡常數(shù)Kp==80 /kPa;
(5)根據(jù)CO32-+H2OHCO3-+OH-,Kh=,溶液的pH=10,則c(OH-)=10-4 mol/L,由于溶液中c(HCO3-)=2c(CO32-),,所以Ka2(H2CO3)= mol/L =5×10-11 mol/L。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】工業(yè)上可用一氧化碳合成可再生能源甲醇。
(1)已知:Ⅰ.3CO(g)+6H2(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H1=-301.3kJ/mol;
Ⅱ.3CH3OH(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2=-31.0kJ/mol。
則CO與H2合成氣態(tài)甲醇的熱化學(xué)方程式為___________________________________
(2)某科研小組在Cu2O/ZnO作催化劑的條件下,在500℃時,研究了n(H2)∶n(CO)分別為2∶1、5∶2時CO的轉(zhuǎn)化率變化情況(如圖1所示),則圖中表示n(H2)∶n(CO)=2∶1的變化曲線為________(填“曲線a”或“曲線b”),原因是_________________。
(3)某科研小組向密閉容器中充入一定量的CO和H2合成氣態(tài)甲醇,分別在A、B兩種不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng),一段時間后測得CH3OH的產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖2所示。下列說法正確的是____________(填選項(xiàng)字母)。
a.使用催化劑A能加快相關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率,但催化劑A并未參與反應(yīng)
b.在恒溫恒壓的平衡體系中充入氬氣,CH3OH的產(chǎn)率降低
c.當(dāng)2v(CO)正=v(H2)逆時,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
(4)一定溫度下,在容積均為2L的兩個恒容密閉容器中,按如下方式加入反應(yīng)物,一段時間后達(dá)到平衡。
容器 | 甲 | 乙 |
反應(yīng)物起始投入量 | 2 mol CO、6 mol H2 | a mol CO、b mol H2、c mol CH3OH(g)(a、b、c均不為零) |
若甲容器平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始時的,則該溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_______,要使平衡后乙容器與甲容器中相同組分的體積分?jǐn)?shù)相等,且起始時維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則乙容器中c的取值范圍為_____________________________________。
(5)CO與日常生產(chǎn)生活相關(guān)。
①檢測汽車尾氣中CO含量,可用CO分析儀,工作原理類似于燃料電池,其中電解質(zhì)是氧化釔(Y2O3)和氧化鋯(ZrO2)晶體,能傳導(dǎo)O2-。則負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________________。
②碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]毒性小,是一種綠色化工產(chǎn)品,用CO合成(CH3O)2CO,其電化學(xué)合成原理為4CH3OH+2CO+O22(CH3O)2CO+2H2O,裝置如圖3所示:寫出陽極的電極反應(yīng)式:________________________________________
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某些資料認(rèn)為NO不能與Na2O2反應(yīng)。有同學(xué)提出質(zhì)疑,他認(rèn)為NO易與O2發(fā)生反應(yīng),應(yīng)該更容易被Na2O2氧化。
查閱資料:a.2NO+Na2O2=2NaNO2
b.6NaNO2+3H2SO4(稀)=3Na2SO4+2HNO3+4NO↑+2H2O
c.酸性條件下,NO能被MnO4-氧化成NO3-
該同學(xué)利用如圖中裝置來探究NO與Na2O2的反應(yīng)(裝置可重復(fù)使用)。
(1)裝置連接的順序?yàn)?/span>A→_______________,A中生成NO的化學(xué)方程式____________;
(2)裝置C的作用是_________________;
(3)裝置E的作用是_________________,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________;
(4)充分反應(yīng)后,檢驗(yàn)D裝置中是否生成了NaNO2的實(shí)驗(yàn)操作是______________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列關(guān)于蔗糖屬于非還原型糖,而其水解產(chǎn)物具有還原性的實(shí)驗(yàn)方案的說法中,正確的是
A. 驗(yàn)證蔗糖屬于非還原型糖的操作順序:④③
B. 驗(yàn)證蔗糖屬于非還原型糖的操作順序:③⑤
C. 驗(yàn)證蔗糖水解產(chǎn)物具有還原性的操作順序:①④⑤
D. 驗(yàn)證蔗糖水解產(chǎn)物具有還原性的操作順序:①⑤②④⑤
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知有機(jī)化合物A、B、C、D、E存在下圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系,且C能跟NaHCO3發(fā)生反應(yīng),C和D的相對分子質(zhì)量相等,E為無支鏈的化合物。
請回答下列問題:
(1)已知E的相對分子質(zhì)量為102,其中碳、氫兩種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為58.8%、9.8%,其余為氧,則E的分子式為_________________。
(2)B在一定條件下可以發(fā)生縮聚反應(yīng)生成某高分子化合物,此高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式為_________________。
(3)D也可以由溴代烴F在NaOH溶液中加熱來制取,寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________。
(4)反應(yīng)①的化學(xué)方程式_________________。
(5)B有多種同分異構(gòu)體,請寫出一種同時符合下列四個條件的結(jié)構(gòu)簡式:_________________。
a.能夠發(fā)生水解
b.能發(fā)生銀鏡反應(yīng)
c.能夠與FeCl3溶液顯紫色
d.苯環(huán)上的一氯代物只有一種
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一定溫度下,在容積為2 L的密閉容器內(nèi), 某一反應(yīng)中氣體M和氣體N的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化的曲線如圖所示, 請根據(jù)圖示回答下列問題。
(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________。
(2)t1~t3時間段,以M的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為________(用含t1、t3的式子表示)。
(3)比較a點(diǎn)與b點(diǎn)反應(yīng)速率大小,Va___Vb(填“>”“=” 或 “< ”)。
(4)如圖所示的三個時刻中,___________(填t1、t2或t3)時刻處于平衡狀態(tài)。
(5)下列敘述中,能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。
A.容器內(nèi)M與N的物質(zhì)的量相等
B.容器內(nèi)M與N的濃度不隨時間變化
C.單位時間內(nèi)每消耗1 mol N,同時生成0.5 mol M
D.容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時間變化
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】圖為一常見的坐標(biāo)曲線圖。該圖能夠表示的生物學(xué)含義是
A. 人紅細(xì)胞中K+吸收量隨O2濃度變化的情況
B. 細(xì)胞代謝中反應(yīng)速率隨底物濃度變化的情況
C. 某植物光合作用速率隨光照強(qiáng)度變化的情況
D. 萌發(fā)的種子中自由水含量隨時間變化的情況
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列事實(shí)不能用平衡移動原理解釋的是
A.開啟啤酒瓶后,瓶中馬上泛起大量泡沫
B.由H2(g)、I2(g)、HI(g)組成的平衡體系加壓后顏色變深
C.實(shí)驗(yàn)室制取乙酸乙酯時,將乙酸乙酯不斷蒸出
D.石灰?guī)r受地下水長期溶蝕形成溶洞
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】室溫下,向圓底燒瓶中加入1 molC2H5OH和含1molHBr的氫溴酸,溶液中發(fā)生反應(yīng);C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反應(yīng)后達(dá)到平衡。已知常壓下,C2H5Br和C2H5OH的沸點(diǎn)分別為38.4℃和78.5℃。下列有關(guān)敘述錯誤的是
A. 加入NaOH,可增大乙醇的物質(zhì)的量
B. 增大HBr濃度,有利于生成C2H5Br
C. 若反應(yīng)物增大至2 mol,則兩種反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率之比不變
D. 若起始溫度提高至60℃,可縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間
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