【題目】[2016·浙江節(jié)選]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=53.7 kJ·mol1 I
CO2(g)+ H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2 II
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的標準燃燒熱分別為283.0 kJ·mol1和285.8 kJ·mol1
②H2O(l)H2O(g) ΔH3=44.0 kJ·mol1
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·mol1。
(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。
【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)
【解析】(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) ΔH= 283.0 kJ·mol1 b:H2(g)+O2(g) H2O(l) ΔH=285.8 kJ·mol1 c: H2O(l)H2O(g)ΔH3=44.0 kJ·mol1,根據(jù)蓋斯定律分析,ba+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·mol1。
(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:。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列敘述正確的是( )
A. 常溫常壓下,11.2L二氧化硫所含的氧原子數(shù)等于NA
B. 0.5molH2O所含的電子數(shù)為9NA
C. 8.0gCu2S和CuO的混合物中含有銅原子數(shù)為0.1NA
D. 300mL2mol·L-1蔗糖溶液中所含分子數(shù)為0.6NA
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】I.以下是實驗室制取氣體的三種常見裝置:
(1)怎樣檢驗B裝置的氣密性?
________________________________________________________________________。
(2)實驗室可用A裝置制備并收集的氣體有____________(選填序號,下同),可用C裝置制備的氣體有_________________。
①O2 ②NO ③H2 ④CO2 ⑤C2H2 ⑥Cl2
II.用下列裝置測定Na2O、Na2O2固體混合物中Na2O2的質(zhì)量分數(shù),完成下列填空
儀器a名稱____________,
該實驗原理中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式為_____________________________。
(3)實驗步驟:
①連接好裝置,檢查裝置氣密性
②裝入試劑,其中固體混合物樣品質(zhì)量為c g
③調(diào)節(jié)兩邊液面在同一高度后,讀取堿式滴定管讀數(shù)為V1mL
④打開儀器a的活塞,將水全部放下
⑤待反應(yīng)完成,且氣體恢復(fù)到室溫時,__________________________,讀取堿式滴定管讀數(shù)為V2mL。
(4)實驗計算
若實驗狀況下的氣體摩爾體積為b L/mol,則固體混合物中Na2O2的質(zhì)量分數(shù)為______,
(5)誤差分析
下列操作導(dǎo)致所測Na2O2質(zhì)量分數(shù)偏低的有_______________(選填序號)
A.沒有等氣體恢復(fù)到室溫時便讀數(shù)
B.第二次俯視讀取滴定管讀數(shù)
C.沒有進行上述實驗步驟中⑤空白處的操作,便讀數(shù)
D.儀器a中的水太多
E.實驗時去掉儀器a中的橡皮軟管和相應(yīng)的導(dǎo)管
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某無色溶液中可能含有H+、Na+、NH4+、Mg2+、Fe3+、Al3+、SO42﹣等離子中的幾種,當向該溶液中加入某濃度的NaOH溶液時,發(fā)現(xiàn)生成沉淀的物質(zhì)的量隨NaOH溶液的體積變化如圖所示.下列說法 一定正確的是( )
A. 一定存在H+、Mg2+、Al3+、NH4+,一定不存在Na+、SO42﹣、Fe3+
B. 一定存在H+、Al3+、NH4+、SO42﹣,可能存在Na+、Mg2+
C. 溶液中c(H+):c(Al3+):c(Mg2+)為1:1:2
D. 溶液中c(H+)/c(SO42﹣)比值小于等于2/9
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】碘在科研與生活中有重要應(yīng)用。某興趣小組用0.50 mol·L1 KI溶液、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L1 K2S2O8溶液、0.10 mol·L1Na2S2O3溶液等試劑,探究反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
已知:+2I2SO42+I2(慢);
I2+22I+S4O62 (快)。
(1)向KI、Na2S2O3與淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,當溶液中的________耗盡后,溶液顏色將由無色變?yōu)樗{色。為確保能觀察到藍色,與初始的物質(zhì)的量需滿足的關(guān)系為:n()∶n()_____________。
(2)為探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,設(shè)計的實驗方案如下表:
實驗序號 | 體積V/mL | ||||
K2S2O8溶液 | 水 | KI溶液 | Na2S2O3溶液 | 淀粉溶液 | |
① | 10.0 | 0.0 | 4.0 | 4.0 | 2.0 |
② | 9.0 | 1.0 | 4.0 | 4.0 | 2.0 |
③ | 8.0 | Vx | 4.0 | 4.0 | 2.0 |
表中Vx=_________mL,理由是__________________________________。
(3)已知某條件下,c()~反應(yīng)時間t的變化曲線如圖所示,若保持其他條件不變,請在坐標圖中,分別畫出降低反應(yīng)溫度和加入催化劑時c()~t的變化曲線示意圖(進行相應(yīng)的標注)。
(4)碘也可用作心臟起搏器電源——鋰碘電池的材料,該電池反應(yīng)為:2Li(s)+I2(s)2LiI(s) ΔH。
已知:4Li(s)+O2(g) 2Li2O(s) ΔH1;
4LiI(s)+O2(g) 2I2(s)+2Li2O(s) ΔH2。
則電池反應(yīng)的ΔH=___________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】標準狀況下1.12L的烴A,完全燃燒后,若將產(chǎn)物通入足量的澄清石灰水中,可得到白色沉淀20.0g;若用足量的五氧化二磷吸收,增重3.6g。
(1)烴A的分子式為_______。
(2)A的同分異構(gòu)體(不含空間異構(gòu))有______種,若A的核磁共振氫譜有兩個吸收峰且峰面積之比為2∶6,則A的結(jié)構(gòu)簡式為______。
(3)0.1molA與一定量的氧氣完全反應(yīng),將反應(yīng)后的氣體通入足量的堿石灰中,氣體體積減少一半,剩余氣體通入熾熱的氧化銅后可以被100mL 3mol/LNaOH溶液全部吸收,則該溶液的溶質(zhì)為_______(填化學(xué)式)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)認為金屬鋁也有非金屬性。下列化學(xué)反應(yīng)中,你認為能支持該同學(xué)觀點的是
A. 鋁片與鹽酸反應(yīng)生成氫氣 B. 氫氧化鋁溶于強酸溶液
C. 氫氧化鋁溶于強堿溶液 D. 鋁熱反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】過氧化鈣是一種溫和的氧化劑,常溫下為白色的固體,易溶于酸,難溶于水、乙醇等溶劑。某實驗小組擬選用如下裝置(部分固定裝置略)制備過氧化鈣。
(1)請選擇必要的裝置,按氣流方向連接順序為____________(填儀器接口的字母編號,裝置可重復(fù)使用)。
(2)根據(jù)完整的實驗裝置進行實驗,實驗步驟如下:①檢驗裝置的氣密性后,裝入藥品;②打開分液漏斗活塞,通入一段時間氣體,加熱藥品;③反應(yīng)結(jié)束后,________(填操作);④拆除裝置,取出產(chǎn)物。
(3)若鈣在空氣中燃燒生成氮化鈣(Ca3N2),同時可能生成過氧化鈣。請利用下列試劑, 設(shè)計實驗檢驗鈣的燃燒產(chǎn)物中是否含有過氧化鈣________________。(簡要說明實驗步驟、現(xiàn)象和結(jié)論)
限選試劑:酸化的FeCl2溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、稀硝酸
(4)利用反應(yīng)Ca2++H2O2+2NH3+8H2O===CaO2·8H2O↓+2NH4+,在堿性環(huán)境下制取CaO2的裝置如下:
C中沉淀反應(yīng)時常用冰水浴控制溫度在0℃左右,其可能的原因分析:
該反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度低有利于提高CaO2·8H2O產(chǎn)率;
_______________ ______________。
(5)測定產(chǎn)品中CaO2含量的實驗步驟如下:
步驟一:準確稱取a g產(chǎn)品于有塞錐形瓶中,加入適量蒸餾水和過量的bg KI晶體,再滴入少量2mol·L-1的硫酸,充分反應(yīng)。
步驟二:向上述錐形瓶中加入幾滴________(作指示劑)。
步驟三:逐滴加入濃度為c mol·L-1的Na2S2O3溶液至反應(yīng)完全,滴定至終點,記錄數(shù)據(jù),再重復(fù)上述操作2次,得出三次平均消耗Na2S2O3,溶液體積為V mL。
CaO2的質(zhì)量分數(shù)為________(用字母表示)。[已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-]
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