【題目】研究表明:豐富的CO2可以作為新碳源,解決當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的碳源(石油和天然氣)枯竭危機(jī),同時又可緩解由CO2累積所產(chǎn)生的溫室效應(yīng),實現(xiàn)CO2的良性循環(huán)。

(1)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2加氫合成低碳烯烴,F(xiàn)以合成乙烯(C2H4)為例、該過程分兩步進(jìn)行:

第一步:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H =+41.3kJ·mol-1

第二步:2CO(g)+4H2(g)C2H4(g)+2H2O(g) △H =-210.5kJ·mol-1

①CO2加氫合成乙烯的熱化學(xué)方程式為_____________________________。

②一定條件下的密閉容器中,上述反應(yīng)達(dá)到平衡后,要加快反應(yīng)速率并提高CO2的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是______(填字母)。

A.減小壓強(qiáng) B.增大H2濃度 C.加入適當(dāng)催化劑 D.分離出水蒸氣

(2)另一種方法是將CO2和H2在230℃催化劑條件下生成甲醇蒸氣和水蒸氣。現(xiàn)在10L恒容密閉容器中投入1molCO2和2.75molH2,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。在不同條件下測得平衡時甲醇的物質(zhì)的量隨溫度、壓強(qiáng)的變化如圖所示:

①能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_______(填字母)。

a.c(H2):c(CH3OH)=3:1 b.容器內(nèi)氫氣的體積分?jǐn)?shù)不再改變

C.容器內(nèi)氣體的密度不再改變 d.容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變

②上述反應(yīng)的△H______0(填“>”或“<”),圖中壓強(qiáng)p1____p2(填“>”或“<”)。

③經(jīng)測定知Q點時容器的壓強(qiáng)是反應(yīng)前壓強(qiáng)的9/10,則Q點H2的轉(zhuǎn)化率為____________。

④N點時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))。

(3)用生石灰吸收CO2可生成難溶電解質(zhì)CaCO3,其溶度積常數(shù)Ksp=2.8×10-9,F(xiàn)有一物質(zhì)的量濃度為2×10-4mol/L純堿溶液,將其與等體積的CaCl2溶液混合,則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為___mol/L。

【答案】2CO2+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) △H= -127.9 kJ/mol B bd < > 20.5% 1.04 5.6×10-5

【解析】

(1)①根據(jù)兩個反應(yīng)方程式,消去CO,整理并計算反應(yīng)的△H,正確答案:

2CO2+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) △H= -127.9 kJ/mol。

②減小壓強(qiáng),各物質(zhì)的濃度減少,平衡左移,CO2的轉(zhuǎn)化率降低,反應(yīng)速率減慢,A錯誤;增大H2濃度,平衡右移,濃度增大,速率加快,CO2的轉(zhuǎn)化率增大,B正確;加入適當(dāng)催化劑,能夠加快反應(yīng)速率,但是平衡不動,CO2的轉(zhuǎn)化率不變,C錯誤;分離出水蒸氣,減少生成物濃度,速率減慢,但是平衡右移,CO2的轉(zhuǎn)化率增大,D錯誤;正確選項B。

(2)①c(H2):c(CH3OH)=3:1 這僅僅是是反應(yīng)的過程中一種情況,無法判定反應(yīng)是否達(dá)平衡狀態(tài),a錯誤;容器內(nèi)氫氣的體積分?jǐn)?shù)不再改變,可以判斷反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài),b正確;反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量不變,容器的體積恒定,容器內(nèi)氣體的密度恒為定值,無法判定反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),C錯誤;該反應(yīng)為氣體的總量減少的反應(yīng),當(dāng)容器氣體的總量不再發(fā)生變化,容器內(nèi)的壓強(qiáng)也不再改變,可以判定反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),d正確;正確選項:bd。

②從圖像看出,溫度升高,n(CH3OH)減少,平衡左移,該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng),△H<0;當(dāng)溫度不發(fā)生改變,壓強(qiáng)由p2→p1,增大壓強(qiáng)平衡右移,n(CH3OH)增大,所以壓強(qiáng)p1>p2,正確答案:<>。

③設(shè)二氧化碳的消耗量為xmol,根據(jù)方程式進(jìn)行計算如下:

CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。

起始量 1 2.75 0 0

變化量 x 3x x x

平衡量 1- x 2.75-3x x x

反應(yīng)后氣體總量為1-x+2.75-3x+x+x=(3.75-2x)mol,反應(yīng)前氣體總量為1+2.75=3.75 mol,根據(jù)壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量之比:(3.75-2x)/3.75=9/10, x=0.1875 mol, Q點H2的轉(zhuǎn)化率為3×0.1875÷2.75×100%= 20.5%正確答案20.5%

④ 10L恒容密閉容器中投入1molCO2和2.75mol,反應(yīng)進(jìn)行到506℃,達(dá)平衡狀態(tài),對應(yīng)M點時,甲醇的量為0.25mol,進(jìn)行如下計算:

CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。

起始量 1 2.75 0 0

變化量 0.25 0.75 0.25 0.25

平衡量 0.75 2 0.25 0.25

各物質(zhì)濃度分別為c(CO2)= 0.075 mol/L, c(H2)= 0.2 mol/L , c(CH3OH)= c(H2O)= 0.025 mol/L, 該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=(0.025)2/(0.23×0.075)= 1.04 ;由于N M處于同一溫度下的不同曲線上兩點,所以平衡常數(shù)相同,正確答案:1.04。

(3)設(shè)CaCl2溶液的最小濃度為為cmol/L,兩溶液等體混合,溶液的濃度均減半,帶入溶度積常數(shù)Ksp的計算公式:Ksp= c(Ca2+)c(CO32-)=(c÷2)×(2×10-4÷2)= 2.8×10-9,解之,c=5.6×10-5 mol/L;正確答案:5.6×10-5。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】以硼氫化合物NaBH4(B元素的化合價為+3價)和H2O2作原料的燃料電池,負(fù)極材料采用Pt/C,正極材料采用MnO2,其工作原理如圖所示。下列說法正確的是

A.電池放電時Na+從b極區(qū)移向a極區(qū)

B.該電池的負(fù)極反應(yīng)為:BH4+8OH-8e===BO2+6H2O

C.電極a采用MnO2,MnO2既作電極材料又有催化作用

D.每消耗3 mol H2O2,轉(zhuǎn)移的電子為3 mol

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【題目】下圖是N2(g)和H2(g)反應(yīng)生成1molNH3(g)過程中能量變化示意圖,下列說法不正確的是

A. 該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H =-92kJ·mol-1

B. 若在反應(yīng)體系中加入高效催化劑,E1、E2和△H均減小

C. 若已知H-H的鍵能和N-H的鍵能,可求得NN的鍵能

D. 反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的△S>0

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【題目】分別取50mL 0.5mol/L的鹽酸溶液與50mL 0.55mol/L的氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和熱測定實驗。下列操作和說法不正確的是

A. 稍過量的氫氧化鈉是確保鹽酸完全反應(yīng)

B. 向盛裝鹽酸的燒杯中小心緩慢地加入氫氧化鈉溶液

C. 儀器A的名稱是環(huán)形玻璃攪拌棒

D. 在實驗過程中,把溫度計上的酸用水沖洗干凈后再測量氫氧化鈉溶液的溫度

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【題目】在體積均為0.5LpH均等于1的鹽酸、醋酸溶液中,分別投入1.4g鐵粉,則下圖所示曲線比較符合客觀事實的是( 。

A. B.

C. D.

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【題目】用Na2CO3·10H2O晶體配制0.20 mol/L Na2CO3溶液480 mL。

(1)實驗時要用到的玻璃儀器有:除托盤天平、量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外,至少還必須用到的一種玻璃儀器是___________________,在使用該儀器前必須進(jìn)行的操作是_______________________。

(2)應(yīng)用托盤天平稱取Na2CO3·10H2O晶體的質(zhì)量為___________g。

(3)配制溶液時有以下幾個操作:

簡述定容的過程:_______________________________

(4)配制過程中,下列操作對所配溶液的濃度有什么影響,完成填空。

a.Na2CO3·10H2O晶體不純,混有NaCl

b.用“左碼右物”的稱量方法稱量晶體

c.容量瓶中洗凈后未干燥,殘留少量水

d.未冷卻至室溫就轉(zhuǎn)移定容

e.加蒸餾水時不慎超過了刻度線,立即用膠頭滴管將多余的水吸出

f.定容時,俯視刻度線

會引起所配溶液的濃度偏大的有________,無影響的有________。(填序號)

(5)如果直接使用濃度為2.00mol/L的Na2CO3溶液來配制100mL 1.00mol/L的Na2CO3溶液,需要量取2.00mol/L的Na2CO3溶液的體積為_________。

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【題目】下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的敘述錯誤的是

A. 將過量氨氣通入CuSO4溶液中可得深藍(lán)色溶液

B. 蛋白質(zhì)溶于水所得分散系可產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)

C. 硅酸鈉溶液與稀鹽酸反應(yīng)可生成硅酸膠體

D. 過量鐵粉在氯氣中燃燒可生成氯化亞鐵

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【題目】已知在25℃時,醋酸、碳酸和亞硫酸的電離平衡常數(shù)如下表所示:

電解質(zhì)

醋酸

碳酸

亞硫酸

電離常數(shù)

K=1.75×10-5

K1=4.30×10-7

K2=5.61×10-11

K1=1.00×10-2

K2=1.02×10-7

(1)寫出亞硫酸的第一級電離平衡常數(shù)表達(dá)式:K1=_____________________。

(2)已知NaHSO3溶液顯酸性,寫出溶液中離子濃度大小_____________________。

(3)Na2CO3溶液去油污的原因: _____________________。(用化學(xué)用語表示)

(4)在相同條件下,試比較①CH3COONa ②NaHCO3 ③Na2SO3水溶液的堿性強(qiáng)弱:(填序號)_____________________。

(5)若保持溫度不變,在醋酸溶液中加入少量醋酸鈉,下列量會變小的是_________。(填序號)

A.c(CH3COO-) B.c(H+) C.醋酸電離平衡常數(shù) D.醋酸的電離程度

(6)NaHSO3水解反應(yīng)的平衡常數(shù)Kb=_______________ molL-1

(7)H2SO3溶液和NaHCO3溶液反應(yīng)的主要離子方程式為_________________________________。

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【題目】關(guān)于化學(xué)鍵的敘述中,正確的是

A.離子化合物可能含共價鍵

B.共價化合物可能含離子鍵

C.離子化合物中只含離子鍵

D.離子化合物中一定含有金屬離子

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