【題目】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(gè)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=-53.7kJ·mol-1 I
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2 II
某實(shí)驗(yàn)室控制CO2和H2初始投料比為1:2.2,在相同壓強(qiáng)下,經(jīng)過相同反應(yīng)時(shí)間測(cè)得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
T(K) | 催化劑 | CO2轉(zhuǎn)化率(%) | 甲醇選擇性(%) |
543 | Cat.1 | 12.3 | 42.3 |
543 | Cat.2 | 10.9 | 72.7 |
553 | Cat.1 | 15.3 | 39.1 |
553 | Cat.2 | 12.0 | 71.6 |
(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(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
②H2O(l)=H2O(g) ΔH3=44.0kJ·mol-1
請(qǐng)回答(不考慮溫度對(duì)ΔH的影響):
(1)反應(yīng)I的平衡常數(shù)表達(dá)式K=___;
(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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,在相同溫度下不同的催化劑對(duì)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】 CD 表中數(shù)據(jù)表明此時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡,不同的催化劑對(duì)反應(yīng)Ⅰ的催化能力不同,因而在該時(shí)刻下對(duì)甲醇選擇性有影響
【解析】
(1)反應(yīng)I為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),平衡常數(shù)表達(dá)式K=生成物濃度冪的乘積與反應(yīng)物濃度冪的乘積之比;
(2)A.使用催化劑Cat.1,對(duì)甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率不產(chǎn)生影響;
B.使用催化劑Cat.2,對(duì)甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率不產(chǎn)生影響;
C.反應(yīng)I為放熱反應(yīng),降低反應(yīng)溫度,平衡正向移動(dòng);
D.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度,相當(dāng)于加壓;
E.增大CO2和H2的初始投料比,平衡正向移動(dòng),但CO2的轉(zhuǎn)化率減小。
(3)在相同溫度下,達(dá)平衡前,不同的催化劑對(duì)同一反應(yīng)的催化能力不同,因而選擇性不同。
(4)同一反應(yīng),使用不同的催化劑,活化能不同,但不影響反應(yīng)物和生成物的總能量。從表中數(shù)據(jù)可以看出,Cat.2的選擇性更高,因而對(duì)反應(yīng)的活化能影響更大。
(1)反應(yīng)I為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),平衡常數(shù)表達(dá)式K=。答案為:;
(2)A.使用催化劑Cat.1,對(duì)甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率不產(chǎn)生影響,A不合題意;
B.使用催化劑Cat.2,對(duì)甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率不產(chǎn)生影響,B不合題意;
C.反應(yīng)I為放熱反應(yīng),降低反應(yīng)溫度,平衡正向移動(dòng),從而增大CO2的轉(zhuǎn)化率,C符合題意;
D.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度,相當(dāng)于加壓,平衡正向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率增大,D符合題意;
E.增大CO2和H2的初始投料比,平衡正向移動(dòng),但CO2的轉(zhuǎn)化率減小,E不合題意;
故選CD。答案為:CD;
(3)在相同溫度下,達(dá)平衡前,不同的催化劑對(duì)同一反應(yīng)的催化能力不同,因而選擇性不同,其原因是:表中數(shù)據(jù)表明此時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡,不同的催化劑對(duì)反應(yīng)Ⅰ的催化能力不同,因而在該時(shí)刻下對(duì)甲醇選擇性有影響。答案為:表中數(shù)據(jù)表明此時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡,不同的催化劑對(duì)反應(yīng)Ⅰ的催化能力不同,因而在該時(shí)刻下對(duì)甲醇選擇性有影響;
(4)同一反應(yīng),不同的催化劑,活化能降低程度不同,但不影響反應(yīng)物和生成物的總能量。從表中數(shù)據(jù)可以看出,Cat.2的選擇性更高,因而對(duì)反應(yīng)的活化能影響更大。則示意圖為:
。答案為:。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)欲驗(yàn)證碳與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)物的性質(zhì)。現(xiàn)已將裝置如圖連接,請(qǐng)回答下列問題。
(1)燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式是___________。
(2)實(shí)驗(yàn)中兩次使用到品紅溶液,其目的不同。A的使用目的是_____,通過洗氣瓶C中無現(xiàn)象和___的現(xiàn)象,證明反應(yīng)有_______(填化學(xué)式)生成。
(3)洗氣瓶B中溶液顏色變淺,說明碳與濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一______(填名稱)具有______的性質(zhì)。
(4)實(shí)驗(yàn)完成后,取出洗氣瓶A中的無色溶液于試管中,加熱,可觀察到__________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下裝置制取和驗(yàn)證SO2的性質(zhì)
請(qǐng)回答:
(1)圖中儀器a的名稱為_____________。
(2)A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________________________。
(3)若C中溶液褪色,體現(xiàn)SO2具有_________________性。
(4)過量NaOH溶液與SO2反應(yīng)的離子方程式是__________________________________。
(5)向兩支裝有品紅溶液的試管中,分別通入Cl2和SO2,發(fā)現(xiàn)兩支試管中品紅溶液均褪色,請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明哪支試管中通入的是SO2:_________________。
(6)該小組繼續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),相同條件下將Cl2和SO2兩種氣體按體積1:1混合,再通入品紅溶液中,觀察溶液幾乎不褪色。查閱資料知:兩種氣體按體積1:1混合,再與水反應(yīng)可生成兩種常見的酸,因而失去漂白作用,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】LED系列產(chǎn)品是被看好的一類節(jié)能新產(chǎn)品,下圖是一種氫氧燃料電池驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的裝置。下列有關(guān)敘述正確的是
A.a(chǎn)處通入氫氣,發(fā)生了還原反應(yīng):H2-2e-+2OH-=2H2O
B.b處通入氧氣,為電池的正極
C.該裝置中只涉及兩種形式的能量轉(zhuǎn)化,電池中的KOH溶液也可用稀硫酸溶液代替
D.P-型半導(dǎo)體連接的是電池負(fù)極.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】25℃時(shí),重水(D2O)的離子積為1.6×10-15,也可用pH值一樣的定義來規(guī)定其酸堿度:pD=-lgc(D+),下列有關(guān)pD的敘述正確的是
①中性D2O的PD>7
②在1LD2O中,溶解0.01molNaOD,其pD值為12
③1L0.01mol/L的DCl的重水溶液,pD=2
④在100mL0.25mol/LDCl的重水溶液中,加入50mL0.2mol/LNaOD的重水溶液,反應(yīng)后溶液的pD=2
A. ①②B. ③④C. ①③D. ②④
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,3.4 g NH3 的()
A.分子數(shù)約為 6.02×1023B.物質(zhì)的量為 0.1 mol
C.體積約為 4.48 LD.氫原子的物質(zhì)的量為 0.2 mol
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列熱化學(xué)方程式正確的是
A. 甲烷的燃燒熱ΔH=-890.3 kJ·mol-1,則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3kJ·mol-1
B. 500℃、30MPa下,將0.5molN2(g)和1.5mol H2(g)置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3(g),放熱19.3kJ,其熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-38.6kJ·mol-1
C. HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱ΔH=-57.3kJ·mol-1,則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1
D. 已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) ΔH=a,2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=b,則a<b
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】50 mL 0.50 mol·L1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L1 NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng),通過測(cè)定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱。回答下列問題:
(1)從實(shí)驗(yàn)裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃用品是______________________________。
(2)燒杯間填滿碎紙條的作用是______________。
(3)大燒杯上如不蓋硬紙板,求得的中和熱數(shù)值__________(填”偏大”“偏小”或”無影響”)。
(4)實(shí)驗(yàn)中改用60 mL 0.50 mol·L1鹽酸跟50 mL 0.55 mol·L1 NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng),與上述實(shí)驗(yàn)相比,所放出的熱量__________(填”相等”或”不相等”),所求中和熱__________(填”相等”或”不相等”),簡(jiǎn)述理由:_________________________。
(5)用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),測(cè)得的中和熱的數(shù)值會(huì)__________(填”偏大”“偏小”或”無影響”,下同);用50 mL 0.50 mol·L1 NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),測(cè)得的中和熱的數(shù)值會(huì)__________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列各物質(zhì)中只有A、B、C三種單質(zhì),A的焰色反應(yīng)為黃色,主要以G形式存在于海水中,F是一種淡黃色的固體,H是一種常見的無色液體,I是造成溫室效應(yīng)的“元兇”,各物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖如下:
請(qǐng)按要求書寫:
(1)反應(yīng)①的離子方程式: ____________________________________;
(2)物質(zhì)K與物質(zhì)L等物質(zhì)的量離子方程式:___________________________;
(3)物質(zhì)F轉(zhuǎn)化為D的離子方程式:___________________________________;
(4)物質(zhì)G向物質(zhì)J轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式:_______________________________;
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