CO2和CO是工業(yè)排放的對環(huán)境產(chǎn)生影響的廢氣。
(1)以CO2與NH3為原料合成化肥尿素的主要反應(yīng)如下:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);ΔH=-159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=a kJ·mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=-86.98 kJ·mol-1
則a為 。
(2)科學(xué)家們提出用工業(yè)廢氣中的CO2制取甲醇:CO2+3H2CH3OH+H2O。制得的CH3OH可用作燃料電池的燃料。
①在KOH介質(zhì)中,負極的電極反應(yīng)式為_________________________________。
②作介質(zhì)的KOH可以用電解K2SO4溶液的方法制得。則KOH在_______出口得到,陽極的電極反應(yīng)式是:_____________________________________。
(3)利用CO與H2反應(yīng)可合成CH3OCH3。
已知:3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2(g),ΔH=-247kJ/mol
在一定條件下的密閉容器中,該反應(yīng)達到平衡,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是 .
A.低溫高壓; | B.加入催化劑; | C.體積不變充入氦氣; | D.增加CO的濃度;E.分離出二甲醚 |
物質(zhì) | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
濃度/(mol·L-1) | 0.01 | 0.2 | 0.2 |
(1)+72.49kJ.mol-1 (2分)
(2)①CH3OH -6e-+8OH-=CO32-+6H2O(2分)
②D (2分)4OH- + 4e- = 2H2O + O2↑ (2分)
(3)AE (2分)
(4)①0.04 mol·L-1·min-1(2分)② 400(2分) ③ > (2)
解析試題分析:(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律①+②=③,得到-159.47KJ/mol+a=-86.98KJ/mol,a=+72.49KJ/mol;
(2)①甲醇作燃料制成的燃料電池生成的CO2被堿溶液吸收生成K2CO3,總反應(yīng)式為:2CH3OH+4KOH+3O2=2K2CO3+6H2O,所以甲醇在負極失去電子,負極的電極反應(yīng)式為:2CH3OH-12e- +16OH- =2CO32- +12H2O,正極則為:3O2+12e-+6H2O=12OH-
②電解K2SO4溶液實質(zhì)就是電解水,陽極水電離的OH-失去電子被氧化,陽極產(chǎn)生大量H+,SO42-通過陰離子交換膜到達陽極,從A口出得到硫酸,陽極電極反應(yīng)式為:4OH- + 4e- = 2H2O + O2↑;而陰極水電離得H+得到電子被還原,所以會有大量OH-生成,K+通過陽離子交換膜進入陰極,在D口出得到KOH,陰極反應(yīng)式為:4H++ 4e- =2H2↑。
(3)由反應(yīng)可知正反應(yīng)為放熱、前后氣體系數(shù)減少的反應(yīng),所以增大壓強、降低溫度有利于正反應(yīng)提高CO的轉(zhuǎn)化率,所以A可行;加入催化劑只能加快反應(yīng)速率,不能改變平衡,B不可行;體積不變充入氦氣不改變各參加反應(yīng)氣體的濃度,不會改變平衡,因此C項不能提高CO轉(zhuǎn)化率;增加CO的濃度能使平衡正向移動,但是CO的轉(zhuǎn)化率反而降低;E項分離出生成物二甲醚,可以使反應(yīng)正向移動,所以能提高CO的轉(zhuǎn)化率,所以E可行;故選AE。
(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)有:2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)
初始濃度(mol/L): 0.41 0 0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L): 0.4 0.2 0.2
平衡濃度(mol/L): 0.01 0.2 0.2
所以①0-10 min內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH) =0.4 mol/L÷10min=0.04 mol·L-1·min-1
②該溫度下的平衡常數(shù)K=0.2×0.2÷0.012 =400
③因為此平衡時,容器中有0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3 、0.2mol H2O,若恒溫恒容下再向容器中再加入同樣的0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3、0.2mol H2O,則達到等效平衡,平衡不移動。但是只加入0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3 則不能達到等效平衡,平衡向正反應(yīng)方向移動,所以此時v正>v逆 。
考點:本題考查的是化學(xué)反應(yīng)與能量、電化學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)反應(yīng)速率與平衡等知識的綜合。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
請用適當?shù)幕瘜W(xué)用語填空。
(1)Na2CO3水解的離子方程式: ;
(2)H2S電離方程式: ;
(3)AlCl3水解的離子方程式: ;
(4)在25℃、101 kPa下,l g甲烷完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱55.6 kJ熱量,寫出表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式: ;
(5)堿性氫氧燃料電池的兩極電極方程式
負極: ;
正極: 。
(6)寫出NaHCO3溶液中的離子濃度關(guān)系
c(H+)+c(Na+)= ;
c(Na+)= 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
能源是制約國家發(fā)展進程的因素之一。甲醇、二甲醚等被稱為2 1世紀的綠色能源,工業(yè)上利用天然氣為主要原料與二氧化碳、水蒸氣在一定條件下制備合成氣(CO、H2),再制成甲醇、二甲醚。
(1)工業(yè)上,可以分離合成氣中的氫氣,用于合成氨,常用醋酸二氨合亞銅
[Cu(NH3)2Ac]溶液(Ac=CH3COO-)(來吸收合成氣中的一氧化碳,其反虛原理為:
[Cu(NH3)2Ac](aq)+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac?CO(aq)(△H<0)
常壓下,將吸收一氧化碳的溶液處理重新獲得[Cu(NH3)2]AC溶液的措施是 ;
(2)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
反應(yīng)a:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0kJ/mol
反應(yīng)b:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0
①對于反應(yīng)a,某溫度下,將4.0 mol CO2(g)和12.0 mol H2(g)充入容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)到達平衡時,測得甲醇蒸氣的體積分數(shù)為30%,則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為 ;
②對于反應(yīng)b,某溫度下,將1.0mol CO(g)和2.0 mol H2(曲充入固定容積的密閉容器中,反應(yīng)到達平衡時,改變溫度和壓強,平衡體系中CH3OH的物質(zhì)的量分數(shù)變化情況如圖所示,溫度和壓強的關(guān)系判斷正確的是 ;(填字母代號)
A.p3>p2,T3>T2
B.p2>p4,T4>T2
C.p1>p3,T1>T3
D.p1>p4,T2>T3
(3)CO可以合成二甲醚,二甲醚可以作為燃料電池的原料,化學(xué)反應(yīng)原理為:
CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H<0
①在恒容密閉容器里按體積比為1:4充入一氧化碳和氫氣,一定條件下反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。當改變反應(yīng)的某一個條件后,下列變化能說明平衡一定向正反應(yīng)方向移動的是 ;
A.逆反應(yīng)速率先增大后減小
B.正反應(yīng)速率先增大后減小
C.反應(yīng)物的體積百分含量減小
D.化學(xué)平衡常數(shù)K值增大
②寫出二甲醚堿性燃料電池的負極電極反應(yīng)式 ;
③己知參與電極反應(yīng)的電極材料單位質(zhì)量放出電能的大小稱為該電池的比能量。關(guān)于二甲醚堿性燃料電池與乙醇堿性燃料電池,下列說法正確的是 (填字母)
A.兩種燃料互為同分異構(gòu)體,分子式和摩爾質(zhì)量相同,比能量相同
B.兩種燃料所含共價鍵數(shù)目相同,斷鍵時所需能量相同,比能量相同
C.兩種燃料所含共價鍵類型不同,斷鍵時所需能量不同,比能量不同
(4)已知l g二甲醚氣體完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量為31.63 kJ,請寫出表示二甲醚燃燒熱的熱化學(xué)方程式 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
氮是地球上含量最豐富的一種元素,氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。請回答下列問題:
(1)右圖是1 mol NO2和1mol CO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖,請寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。
(2)在0.5L的密閉容器中,一定量的氮氣和氫氣進行如下化學(xué)反應(yīng):N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H<0其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如右表:請完成下列問題;
t/℃ | 200 | 300 | 400 |
K | K1 | K2 | 0.5 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
氮是一種地球上含量豐富的元素,氮及其化合物的研究在生產(chǎn)、生活中有著重要意義。
(1)下圖是1 mol NO2和1 mol CO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖,寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。
(2)已知:N2(g)+ O2(g)=2 NO(g) △H=+180 kJ ? mol-1
2NO(g)+2 CO(g)=N2(g) + 2 CO2(g) △H=-746 kJ ? mol-1
則反應(yīng)CO(g) +O2(g)=CO2(g)的 △H= kJ ? mol-1。
(3)在一固定容積為2L的密閉容器內(nèi)加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2,在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng): N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H <0, 若第5分鐘時達到平衡,此時測得NH3的物質(zhì)的量為0.2 mol,平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為 。
(4)在固定體積的密閉容器中,1.0×103 kPa時,發(fā)生反應(yīng) N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,其平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表:
T/K | 298 | 398 | 498 |
平衡常數(shù)K | 51 | K1 | K2 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇。一定溫度和容積條件下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。圖1表示反應(yīng)中的能量變化;圖2表示一定溫度下,在體積為1L的密閉容器中加入2mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的濃度隨時間變化。
請回答下列問題:
(1)在“圖1”中,曲線 (填“a”或“b”)表示使用了催化劑;沒有使用催化劑時,在該溫度和壓強條件下反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的△H= 。
(2)下列說法正確的是
A.起始充入的CO的物質(zhì)的量為1mol
B.增加CO的濃度,H2的轉(zhuǎn)化率會增大
C.容器中壓強恒定時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
(3)從反應(yīng)開始到建立平衡,v(CO)= ;達到平衡時,c(H2)= ,該溫度下CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為 。達到平衡后若保持其它條件不變,將容器體積壓縮為0.5L,則平衡 移動 (填“正向”、“逆向”或“不”)。
(4)已知CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g);ΔH=-193kJ/mol
又知H2O(l)= H2O(g);ΔH=+44 kJ/mol,請寫出32g的CH3OH(g)完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
“富煤、貧油、少氣”是我國能源發(fā)展面臨的現(xiàn)狀。隨著能源的日益緊張,發(fā)展“煤化工”對我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整具有重要意義。下圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈之一。
“潔凈煤技術(shù)”研究在世界上相當普遍,科研人員通過向地下煤層氣化爐中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法,連續(xù)產(chǎn)出熱值很高的煤炭合成氣,其主要成分是CO和H2。CO和H2可作為能源和化工原料,應(yīng)用十分廣泛。
(1)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol–1 ①
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3 kJ·mol–1 ②
則反應(yīng)CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g),ΔH= _________kJ·mol–1。在標準狀況下,33.6 L的煤炭合成氣(設(shè)全部為CO和H2)與氧氣完全反應(yīng)生成CO2和H2O,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移______mole-。
(2)在一恒容的密閉容器中,由CO和H2合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
①下列情形能說明上述反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是_______
a.體系壓強保持不變
b.密閉容器中CO、H2、CH3OH(g)3種氣體共存
c.CH3OH與H2物質(zhì)的量之比為1:2
d.每消耗1 mol CO的同時生成2molH2
②CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。
A、B兩點的平衡常數(shù)_____(填“前者”、“后者”或“一樣”)大;達到A、C兩點的平衡狀態(tài)所需的時間tA tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。
在不改變反應(yīng)物用量的情況下,為提高CO的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是_____________(答出兩點即可)。
(3)工作溫度650℃的熔融鹽燃料電池,是用煤炭氣(CO、H2)作負極燃氣,空氣與CO2的混合氣體為正極燃氣,用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔點混合物做電解質(zhì),以金屬鎳(燃料極)為催化劑制成的。負極的電極反應(yīng)式為:CO + H2-4e- + 2CO32-= 3CO2+H2O;則該電池的正極反應(yīng)式為____________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
生物質(zhì)能是一種潔凈、可再生能源。生物質(zhì)氣(主要成分為 CO、CO2、H2等)與H2混合,催化合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及許多烴類物質(zhì)等,是生物質(zhì)能利用的方法之一.
(1)已知碳的氣化反應(yīng)在不同溫度下平衡常數(shù)的對數(shù)值(lgK)如下表:
反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),該反應(yīng)的△H________0(選填:“>”、“<”、“=”);在900K時,該反應(yīng)平衡常數(shù)的對數(shù)值(lgK)=_____________.
(2)甲醇是一種重要的能源和化工原料,工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)為:CO+2H2?CH3OH.現(xiàn)已知:H2(g)、CO(g)、CH3OH(l)的燃燒熱ΔH分別為-285.8KJ/mol、-283.0KJ/mol和-726.5KJ/mol。則:CH3OH不完全燃燒生成CO和液態(tài)H2O的熱化學(xué)反應(yīng)方程式 .
(3)在一定溫度、壓強和催化條件下,工業(yè)上用CO和H2反應(yīng)生成二甲醚,同時產(chǎn)生一種參與大氣循環(huán)的無機物。則該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為: .
(4)下圖左為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖.a(chǎn)電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為 .
(5)連接下圖右裝置的電源為(4)問中的二甲醚燃料電池。接通電源一段時間后,觀察到裝置中電解質(zhì)溶液顏色由無色變?yōu)樗{色,并逐漸加深。則該裝置中的Cu電極應(yīng)與二甲醚燃料電池中 電極(填a或b)相連。通電時發(fā)生反應(yīng)的總的離子反應(yīng)方程式為: .
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
化學(xué)反應(yīng)中一定伴隨著能量的變化,化學(xué)能在實際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用將越來越廣泛。
(1)利用氫氣可以制取工業(yè)原料乙酸。已知:
①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1 = -870.3kJ/mo1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H 2= -393.5kJ/mo1
③H2(g) + 1/2O2(g)=H2O(l) △H 3= -285.8kJ/mo1
試利用上述信息計算下述反應(yīng)的反應(yīng)熱:
2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l) △H= 。
(2)科學(xué)家可用焓變和熵變來判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向,下列都是能自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng),其中是吸熱反應(yīng)且反應(yīng)后熵增的為 (填字母)。
A.2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ | B.3Fe+2O2=Fe3O4 |
C.(NH4)2CO3=NH4HCO3+NH3↑ | D.NaOH+HCl=NaCl+H2O |
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