【題目】“一帶路”為中國化工企業(yè)開辟了新的國際市場,能源環(huán)保是基礎。在能源領域科學家提出構想——富集空氣中的CO2,并使之與H2反應生成可再生能源甲醇.流程如下:
(1)在合成塔中,若有4400gCO2與足量H2完全反應,生成氣態(tài)的H2O和氣態(tài)甲醇,可放出5370kJ的熱量,寫出該反應的熱化學方程式________________。
(2)一定條件下,向2L恒容密閉容器中充入1molCO2和3molH2在不同催化劑作用下發(fā)生反應I、反應II、反應III,相同時間內CO2的轉化率隨溫度變化如圖1所示:
①催化效果最佳的反應是_________(填“反應I”、“反應II”、“反應III”)。
②b點反應速率v(正)______v(逆) (填“>”、“=”或“<”)。
③若此反應在a點時已達平衡狀態(tài),a點的轉化率比c點高的原因是_________。
(3)選取合適的催化劑發(fā)生上述反應,測得甲醇的產率與反應溫度、壓強的關系如圖2。
④分析圖中數(shù)據(jù)可知,在220℃、5.0MPa時,CO2的轉化率為________;將溫度降低至140℃、壓強減小至2.0MPa,CO2的轉化率將_______(填“增大”、“減小”或“不變”)。
⑤200℃、2.0MPa時,將amol/LCO2和3amol/LH2充入VL密閉容器中,在催化劑作用下反應達到平衡。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算所得甲醇的質量______g(用含a、V的代數(shù)式表示)。
(4)用NaOH溶液吸收CO2所得飽和碳酸鈉溶液可以對廢舊電池中的鉛膏(主要成分PbSO4)進行脫硫反應。已知Ksp(PbSO4)=1.6×10-8,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14,PbSO4(s)+CO32-(aq)==PbCO3(s)+SO42-(aq),則該反應的平衡常數(shù)K=___(保留三位有效數(shù)字);若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶體,則c(SO42-):c(CO32-)的比值將_____(填“增大”、“減小”或“不變”)。
【答案】 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-53.7kJ/mol 反應I > 該反應為放熱反應,溫度升高,平衡逆向移動 25% 增大 4.8aV 2.16×105 不變
【解析】分析:(1)根據(jù)參加反應的CO2的物質的量結合放出的熱量解答;
(2)①根據(jù)相同條件下CO2的轉化率越高催化效果越好分析;
②根據(jù)b點在曲線下方轉化率低分析解答;
③根據(jù)溫度對平衡狀態(tài)的影響分析;
(3)④根據(jù)在220℃、5.0MPa時甲醇的產率是25%計算;根據(jù)圖像分析;
⑤根據(jù)在200℃、2.0MPa時甲醇的產率是1%計算;
(4)根據(jù)平衡常數(shù)的含義、影響因素結合方程式計算與判斷。
詳解:(1)4400gCO2的物質的量是100mol,放出的熱量是5370kJ,則1molCO2完全反應放出的熱量是53.70kJ,因此該反應的熱化學方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-53.7kJ/mol
(2)①根據(jù)圖像可知在相同條件下反應I中CO2的轉化率最高,則催化效果最佳的反應是反應I。
②b點在曲線下方,轉化率低,在達到平衡的過程中CO2的轉化率升高,這說明此時反應向正反應方向進行,則反應速率v(正)>v(逆)。
③由于該反應為放熱反應,溫度升高,平衡逆向移動,因此a點的轉化率比c點高。
(3)④在220℃、5.0MPa時甲醇的產率是25%,則
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol) 1 3 0 0
轉化量(mol) x 3x x x
平衡量(mol) 1-x 3-3x x x
由于此時甲醇的產率是25%,則x=0.25,因此CO2的轉化率為3x/3×100%=25%;根據(jù)圖像曲線變化可知將溫度降低至140℃、壓強減小至2.0MPa時甲醇的產率增大,因此CO2的轉化率將增大。
⑤在200℃、2.0MPa時甲醇的產率是15%,則
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol) aV 3aV 0 0
轉化量(mol) y 3y y y
平衡量(mol) aV-y 3aV-3y y y
此時甲醇的產率是0.15,則y=0.15aV,因此所得甲醇的質量0.15aV×32 g=4.8aV g;
(4)根據(jù)方程式可知該反應的平衡常數(shù)K=。若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶體,由于平衡常數(shù)只與溫度有關系,則根據(jù)該反應的平衡常數(shù)表達式可知c(SO42-):c(CO32-)的比值不變。
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【題目】近幾年,具有超常性能的鋁離子電池成為研究熱點,其可在一分鐘內完成充放電。鋁與石墨為電極,內部用AlCl4-和有機陽離子構成電解質溶液,其放電工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是
A. 放電時,有機陽離子向石墨電極方向移動
B. 放電時,正極的電極反應式為:Cn[AlCl4]+e-=Cn+AlCl4-
C. 充電時,每生成1mol鋁,同時消耗4molAl2Cl7-
D. 充電時鋁電極接電源負極,該極有Cn[AlCl4]生成
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【題目】研究證明高鐵酸鈉(Na2FeO4) 是一種“綠色環(huán)保高效”消毒劑, 比目前國內外廣泛使用的含氯飲用水消毒劑性能更為優(yōu)良。高鐵酸鈉只能在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在。下列是通過次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鈉并探究其性質的實驗,步驟如下:
I.用氯氣和氫氧化鈉溶液反應制備NaClO溶液
(1)A是氯氣發(fā)生裝置,寫出實驗室用此裝置制取氯氣的離子方程式__________。
(2)I裝置的作用是__________ 。
(3)用圖示的II或III代替I是否可行? __________。簡要說明理由__________ 。
(4)將產生的氯氣通入D裝置中制NaClO溶液
已知:3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O 為了防止產生NaClO3,除攪拌和混入N2稀釋外,還應采取的操作是__________。
II.制備Na2FeO4
(1)將Fe(NO3)3溶液加入到NaOH與NaClO的混合溶液中,其反應的離子方程式是______。過濾得到粗產品,再用NaOH溶液溶解,重結晶,用有機溶劑脫堿,低溫烘干得到固體樣品,上述制備過程中,用NaOH溶液溶解粗產品而不用水的原因是__________。
(2)高鐵酸鈉電池是一種新型可充電電池,電解質為NaOH溶液,放電時負極材料為Zn,正極產生紅褐色沉淀,寫出該電池反應的化學方程式__________。
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【題目】在一定溫度下,將等量的氣體分別通入起始體積相同的密閉容器Ⅰ和Ⅱ中,使其發(fā)生反應,t0時容器Ⅰ中達到化學平衡,X、Y、Z的物質的量的變化如圖所示。則下列有關推斷正確的是( )
A. 該反應的化學方程式為:3X+2Y2Z
B. 若兩容器中均達到平衡時,兩容器的體積V(Ⅰ)<V(Ⅱ),則容器Ⅱ達到平衡所需時間小于t0
C. 若兩容器中均達到平衡時,兩容器中Z的物質的量分數(shù)相同,則Y為固態(tài)或液態(tài)
D. 若達平衡后,對容器Ⅱ升高溫度時,其體積增大,說明Z發(fā)生的反應為吸熱反應
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【題目】下列對于“摩爾”的理解正確的是( )
A. 1摩爾H2O質量為18g
B. 摩爾是國際科學界建議采用的一種物理量,簡稱摩,符號為 mol
C. 22.4LO 2 中所含氧氣分子為1 摩爾
D. 1mol 氧含 6.02×10 23 個O
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【題目】如圖是A、B、C三種固體物質的溶解度曲線。下列說法正確的是( )
A. t1℃時,A的飽和溶液中溶質質量分數(shù)為25%
B. t2℃時,A、B、C三種物質的溶解度大小關系為A=B>C
C. 將t1℃時A、C的飽和溶液升溫到t2℃時,A、C兩溶液都會變成不飽和溶液
D. B中含有少量A,要提純B可采用冷卻熱飽和溶液、趁熱過濾的方法
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【題目】海洋是資源寶庫。下圖是工業(yè)上對海水的一種綜合利用的流程圖:
請回答下列問題:
(1) 在實驗室對海水進行過濾,所需要玻璃儀器為燒杯、漏斗和_________。
(2) 若粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、SO42-三種雜質離子。精制提純時,備用的除雜試劑有:A.鹽酸,B.Na2CO3溶液,C.NaOH溶液,D.BaCl2溶液。請你正確排列加入試劑的順序:NaOH溶液、_______、_______、_______(填編號)。
(3) 用如圖電解食鹽水,石墨電極上產生的氣體為_______;在鐵棒周圍的溶液里滴加酚酞試劑,溶液變_______色;小燒杯中NaOH溶液的作用是(用化學方程式表示):______________。
(4)在盛有Mg(OH)2固體的燒杯中,加入足量鹽酸,待固體全部溶解后,要從溶液中獲取MgCl2·6H2O晶體,需要進行的實驗操作依次為_________________(填編號)。
A.蒸餾 B.蒸發(fā) C.冷卻結晶 D.過濾
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【題目】短周期主族元素W、X、Y、Z、R 原子序數(shù)依次增大。由W、X、Y、R組成的一種化合物a在加熱時完全分解為三種產物,其中一種產物b是能使品紅溶液褪色的氣體,另一種產物c是能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體。金屬單質Z在空氣中燃燒生成的化合物可與水發(fā)生反應生成氣體。下列說法正確的是
A. 簡單離子的半徑: X < Z < R
B. X的簡單氫化物比Y的穩(wěn)定
C. a、b、c中均含有極性共價健,且 a屬于電解質,b和c都屬于非電解質
D. W、X、Y、R四種元素形成的化合物一定會促進水的電離
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【題目】下列裝置能達到實驗目的的是
A. 碳酸氫鈉溶液直接蒸干得到碳酸氫鈉固體
B. 制備Fe(OH)2
C. 除去CO2中含有的少量HCl
D. 配制100mL 0.1mol/L的稀硫酸
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