【題目】CO2是一種廉價(jià)的碳資源,其綜合利用具有重要意義;卮鹣铝袉栴}:
(1)CO2可以被NaOH溶液捕獲。若所得溶液pH=13,CO2主要轉(zhuǎn)化為__________(寫離子符號(hào));若所得溶液pH=10,溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-)__________。(室溫下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)
(2)CO2與CH4經(jīng)催化重整不僅可以制得合成氣,還對(duì)溫室氣體的減排具有重要意義。催化重整反應(yīng)為:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(s) △H=-75kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(s) △H=-394kJ·mol-1
C(s)+ O2(g)=CO(s) △H=-111kJ·mol-1
①該催化重整反應(yīng)的△H=__________。有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是__________(填標(biāo)號(hào))。
A 低溫低壓 B 低溫高壓 C 高溫低壓 D 高溫高壓
某溫度下,在體積為2L的容器中加入2mol CH4、1molCO2以及催化劑進(jìn)行重整反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,其平衡常數(shù)為__________mol2·L-2。
②反應(yīng)中催化劑活性會(huì)因積碳反應(yīng)而降低,同時(shí)存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:
積碳反應(yīng) CH4(g)= C(s)+ 2H2(g) | 消碳反應(yīng) CO2(g)+C(s)=2CO(g) | ||
△H/kJ·mol-1 | 75 | 172 | |
活化能/kJ·mol-1 | 催化劑X | 33 | 91 |
催化劑Y | 43 | 72 |
由上表判斷,催化劑X__________Y(填“優(yōu)于”或“劣于”),理由是:__________________。
(3)在固態(tài)金屬氧化物電解池中,高溫共電解H2O-CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式,基本原理如圖所示:
①X是電源的__________極(填“正”或“負(fù)”)。
②陰極的電極反應(yīng)式是:H2O+2e-=H2+O2- 、CO2+2e-=CO+O2-
則總反應(yīng)可表示為__________。
【答案】 +247kJ/mol C 劣于 相對(duì)于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率小,催化劑Y消碳反應(yīng)活化能相對(duì)小,消碳反應(yīng)速率大,因此催化劑X較催化劑Y更利于積碳反應(yīng),不利于消碳反應(yīng),會(huì)降低催化劑活性 負(fù) H2O+CO2H2+CO+O2
【解析】
(1)根據(jù)K2=結(jié)合溶液的pH分析解答;
(2)①根據(jù)蓋斯定律分析計(jì)算△H;要提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率應(yīng)該使平衡正向移動(dòng),但是不能通過增大甲烷濃度實(shí)現(xiàn);達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,根據(jù)方程式知,參加反應(yīng)的n(CO2)=n(CH4)=1mol×50%=0.5mol,生成的n(CO)=n(H2)=1mol,根據(jù)三段式分析解答化學(xué)平衡常數(shù);
②消碳反應(yīng)越容易發(fā)生,催化劑活性越好,消碳反應(yīng)所需活化能越低,消碳反應(yīng)越容易進(jìn)行;
(3)①電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng),陰極發(fā)生還原反應(yīng),根據(jù)與X極相連的電極產(chǎn)生的氣體判斷;
②電解H2O-CO2混合氣體制備H2和CO,根據(jù)圖示知:陰極產(chǎn)生H2、CO,陽極產(chǎn)生氧氣,據(jù)此書寫總反應(yīng)方程式。
(1)K2==5×10-11,當(dāng)c(HCO3-)=c(CO32-),c(H+)=5×10-11,pH=10.3,如果溶液的pH=13,則c(HCO3-)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于c(CO32-),CO2主要轉(zhuǎn)化為CO32-;若所得溶液pH=10,c(H+)=1×10-10,則c(HCO3-)>c(CO32-),K2===5×10-11,解得=,故答案為:CO32-;;
(2)①C(s)+2H2(g)═CH4(g)△H=-75kJmol-1,②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-394kJmol-1,③C(s)+O2(g)=CO(g)△H=-111kJmol-1,根據(jù)蓋斯定律,將方程式2×③-①-②得CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g),△H=2×(-111kJmol-1)-(-75kJmol-1)-(-394kJmol-1)=+247kJ/mol;要提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率應(yīng)該使平衡正向移動(dòng),但是不能通過增大甲烷濃度實(shí)現(xiàn),該反應(yīng)的正反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積增加的吸熱反應(yīng),升高溫度、減小壓強(qiáng)能使平衡正向移動(dòng),增大甲烷轉(zhuǎn)化率,故選C;達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,根據(jù)方程式知,參加反應(yīng)的n(CO2)=n(CH4)=1mol×50%=0.5mol,生成的n(CO)=n(H2)=1mol,
該化學(xué)反應(yīng) CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
開始(mol/L) 1 0.5 0 0
反應(yīng)(mol/L)0.25 0.25 0.5 0.5
平衡(mol/L)0.75 0.25 0.5 0.5
化學(xué)平衡常數(shù)K===,故答案為:+247;C;;
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)知,相對(duì)于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率小,催化劑Y消碳反應(yīng)活化能相對(duì)小,消碳反應(yīng)速率大,因此催化劑X較催化劑Y更利于積碳反應(yīng),不利于消碳反應(yīng),會(huì)降低催化劑活性,故答案為:劣于;相對(duì)于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率小,催化劑Y消碳反應(yīng)活化能相對(duì)小,消碳反應(yīng)速率大,因此催化劑X較催化劑Y更利于積碳反應(yīng),不利于消碳反應(yīng),會(huì)降低催化劑活性;
(3)①根據(jù)圖示知:與X相連的電極產(chǎn)生CO,電解H2O-CO2混合氣體,二氧化碳得到電子生成一氧化碳,發(fā)生還原反應(yīng),電解池陰極發(fā)生還原反應(yīng),所以X是電源的負(fù)極,故答案為:負(fù);
②電解池陰極發(fā)生還原反應(yīng),電解H2O-CO2混合氣體制備H2和CO,陰極:水中的氫原子得到電子生成氫氣,H2O+2e-═H2↑+O2-,二氧化碳得到電子生成一氧化碳,CO2+2e-═CO+O2-,電解H2O-CO2混合氣體制備H2和CO,根據(jù)圖示知:陰極產(chǎn)生H2、CO,陽極產(chǎn)生氧氣,所以總反應(yīng)為:H2O+CO2H2+CO+O2,故答案為:H2O+CO2H2+CO+O2。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】不考慮羥基與氯原子在同一個(gè)碳原子上時(shí),有機(jī)物C4H9ClO的同分異構(gòu)體中能與Na反應(yīng)放出氫氣的共有(不含立體異構(gòu))
A. 8 種 B. 9 種 C. 10 種 D. 12 種
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列有關(guān)說法正確的是
A. 反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)= NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH<0
B. 稀氨水中加入氫氧化化鈉固體少量,由于氨水的電離平衡逆向移動(dòng),所以溶液的堿性減弱
C. 25℃下,在NH3·H2O稀溶液中加水稀釋,的值不變
D. 電化學(xué)降解NO2的原理如圖所示,若電解過程中轉(zhuǎn)移2mol電子,則交換膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差△m左-△m右=10.4g
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】如圖所示,將鐵、銅通過導(dǎo)線相連,置于硫酸銅溶液中:
(1)銅片上的現(xiàn)象是_____,電極反應(yīng)為_____。
(2)電子由_____經(jīng)導(dǎo)線流向_____。
(3)若反應(yīng)過程中有 0.2 mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,則生成的銅的質(zhì)量為_________ 。
(4)高鐵電池的總反應(yīng)為:3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)式是_________。正極附近溶液的堿性_________(填“增強(qiáng)”、“不變” 或“減弱”)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】長托寧是一種選擇性抗膽堿藥,通過以下方法可合成。
已知:試劑的結(jié)構(gòu)簡式為
回答下列問題
(1)長托寧的分子式為:_________________,其中含氧官能團(tuán)的名稱為_______________。
(2)反應(yīng)④的反應(yīng)類型為__________________,反應(yīng)⑤的反應(yīng)類型為_________________。
(3)一定條件下可以聚合成高分子化合物,請(qǐng)寫出該過程的化學(xué)方程式________________。
(4)下列有關(guān)圖中物質(zhì)的說法中,正確的有_______(選填字母)。
a. 利用核磁共振氫譜可以區(qū)分和 b. 分子中所有原子可能處于同一平面
c. 與氯氣進(jìn)行1:1的加成反應(yīng),可以得到兩種產(chǎn)物
d. 最多可以與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)
(5)通過常溫下的反應(yīng),區(qū)別和的試劑是_____________和____________。
(6)的某此芳香類同分異構(gòu)體可以水解,且該物質(zhì)水解最多消耗,這樣的同分異構(gòu)體共有_______種。
(7)根據(jù)已有的知識(shí)并結(jié)合相關(guān)信息,寫出以和為原料制備的合成流程圖(無機(jī)試劑任選)_________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】中國在2009年推出了國產(chǎn)燃料電池概念汽車,該車裝有“綠色心臟”——質(zhì)子交換膜燃料電池.如圖是某科技雜志登載的該電池原理示意圖.下列敘述正確的是( )
A.工作時(shí)“X極”周圍溶液的酸性增強(qiáng)
B.氫氣在電極上發(fā)生還原反應(yīng)
C.圖中標(biāo)出的“Y極”實(shí)際是原電池的負(fù)極
D.工作過程中,質(zhì)子(H+)從“Y極”一邊透過質(zhì)子交換膜移動(dòng)到“X極”一邊與OH-反應(yīng)生成水
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法正確的是
A. 古人煮沸海水制取淡水,現(xiàn)代可通過向海水加入明礬實(shí)現(xiàn)海水淡化
B. 我國山水畫所用的炭黑與“嫦娥四號(hào)”衛(wèi)星所使用的碳纖維互為同分異構(gòu)體
C. 某些筒裝水使用的劣質(zhì)塑料桶常含有乙二醇(),乙二醇不溶于水
D. “一帶一路”是“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”和“21世紀(jì)海上絲綢之路”的簡稱,真絲綢的主要成分是蛋白質(zhì),屬于天然高分子化合物
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】105℃、101kPa條件下,1L由一種氣態(tài)烷烴與一種氣態(tài)單官能團(tuán)脂肪烴組成的混合氣體,與9L氧氣混合點(diǎn)燃使其充分反應(yīng)。烴沒有剩余,恢復(fù)到原溫度和壓強(qiáng),測(cè)得氣體總體積為10L,將反應(yīng)后的混合氣體通過堿石灰,剩余氣體的體積為6.5L。通過計(jì)算,分析混合烴可能的組成和體積比?
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某課外活動(dòng)小組用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),試回答下列問題:
(1)若開始時(shí)開關(guān)K與a連接,則A極的電極反應(yīng)式為____________________B極的Fe發(fā)生__________ 腐蝕(填“析氫”或“吸氧”)
(2)若開始時(shí)開關(guān)K與b連接,下列說法正確的是________(填序號(hào))
①溶液中Na+向A極移動(dòng)
②從A極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟?/span>KI淀粉試紙變藍(lán)
③反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度
(3)該小組同學(xué)認(rèn)為,如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法,那么可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。
①該電解槽的陽極反應(yīng)式為______________,此時(shí)通過陰離子交換膜的離子數(shù)________(填“大于”“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)。
②制得的氫氧化鉀溶液從出口________(填“A”“B”“C”或“D”)導(dǎo)出。
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