【題目】研究CO2的綜合利用對促進“低碳經(jīng)濟”的發(fā)展有重要意義。
(1)工業(yè)上以CO2、NH3為原料生產(chǎn)尿素[CO(NH2)2],反應(yīng)實際為兩步進行:
I:2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) △H1=-272kJ·mol-1
II:H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2=+138kJ·mol-1
已知:H2O(l)==H2O(g) △H3=+44kJ·mol-1
①請寫出以NH3、CO2為原料,合成尿素和液態(tài)水的熱化學方程式______________。
②T1℃時,在1L的密閉容器中充入CO2和NH3模擬工業(yè)生產(chǎn),n(NH3)/n(CO2)=x,如圖是CO2平衡轉(zhuǎn)化率()與x的關(guān)系。求圖中A點NH3的平衡轉(zhuǎn)化率=________%。
③當x=1.0時,若起始的壓強為p0kPa,水為液態(tài),平衡時壓強變?yōu)槠鹗嫉?/span>1/2。則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_______(kPa)-3(KP為以分壓表示的平衡常數(shù))。
(2)用CO2和H2合成甲醇:3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ·mol-1。在T℃時,甲、乙、丙三個2L的恒容密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,測得平衡時有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
①甲容器10s達到平衡時測得x=39.2,則甲中CO2的平均反應(yīng)速率____________。
②下列說法正確的是________(填字母編號)。
A.2c1<c3 B.z<2y C.p3>2p2 D.α1+α3>1
(3)用NaOH溶液做碳捕捉劑可獲得化工產(chǎn)品Na2CO3。常溫下若某次捕捉后得到pH=10的溶液,則溶液中c(CO32-):c(HCO3-)=_____[K1(H2CO3)=4.4×10-7、K2(H2CO3)=5×10-11],溶液中c(Na+)_____c(HCO3-)+2c(CO32-)(填“>”“=”或“<”)。
【答案】2NH3(g)+CO2(g)H2O(l)+CO(NH2)2(s) ΔH=-178 kJmol-1 33.3 Kp=108/p03 0.04 molL-1s-1 AB 1︰2或0.5 >
【解析】
本題研究CO2的綜合利用對促進“低碳經(jīng)濟”的發(fā)展有重要意義,實際以CO2的性質(zhì)為載體考查了化學反應(yīng)原理的綜合知識,難度適中。
(1) ①NH3、CO2為原料,合成尿素和液態(tài)水的熱化學方程式為2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H,根據(jù)蓋斯定律可知△H=△H1+△H2-△H3=-178 kJmol-1,因而有2NH3(g)+CO2(g)H2O(l)+CO(NH2)2(s) ΔH=-178 kJmol-1;
②A點時,n(NH3)/n(CO2)=3.0,設(shè)n(CO2)=1mol,n(NH3)=3mol,CO2平衡轉(zhuǎn)化率為0.50,則轉(zhuǎn)化的CO2的量為1mol×0.50=0.5mol,那么根據(jù)2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(l)可知轉(zhuǎn)化的NH3為0.5mol×2=1mol,NH3的平衡轉(zhuǎn)化率=1mol/3mol×100%=33.3%;
③當x=1.0時,設(shè)n(NH3)=n(CO2)=1mol,根據(jù)三段式可知:
2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(l)
起 1 1
轉(zhuǎn) 2x x
平 1-2x 1-x
又若起始的壓強為p0kPa,水為液態(tài),平衡時壓強變?yōu)槠鹗嫉?/span>1/2,可知=,解得x=mol,則n平(NH3)=mol,n平(CO2)=mol,那么p平(NH3)=×= kPa,p平(CO2)= ×=kPa,因而Kp==(kPa)-3;
(2)①根據(jù)3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ·mol-1,可知消耗的CO2的量為1mol×=0.8mol,v(CO2)==0.04mol·L-1·s-1;
②A.已知甲和乙為全等等效平衡,平衡時c1=c2,乙和丙的投料比相等,若處于恒壓時,c2=c3*,c3*為恒壓時丙中甲醇濃度,此時,丙是乙體積的兩倍,但題目要求恒容,因而可將丙壓縮一半體積,瞬間濃度為2c3*,由于壓縮體積相當于加壓,根據(jù)氣體計量數(shù)可知,平衡向右移動,則甲醇濃度變大,因而c3>2c3*,綜合上述分析可知c3>2c1,A正確;
B.乙和丙的投料比相等,假設(shè)在恒壓時,c2=c3*,c3*為恒壓時丙中甲醇濃度,由于丙是乙體積的兩倍,丙中甲醇的消耗量是乙的兩倍,可推出吸收的熱量關(guān)系為z*=2y(注意乙和丙為逆反應(yīng),為吸熱反應(yīng)),z*為恒壓時丙中熱量變化,但題目要求恒容,因而可將丙壓縮一半體積,由于壓縮體積相當于加壓,根據(jù)氣體計量數(shù)可知,平衡向右移動,則甲醇的量變多,即吸收的熱量減少,即z< z*,故z<2y,B正確;
C.根據(jù)B中分析可知平衡時,丙中甲醇的消耗量是小于乙中甲醇的消耗量的兩倍,由于恒溫恒容時壓強之比等于物質(zhì)的量之比,因而可推知丙中氣體壓強是小于乙中氣體的兩倍,即p3<2p2,C錯誤;
D.已知甲和乙為全等等效平衡,平衡時c1=c2,甲中α1=2c1/1=2c1,乙中α2=(1-2c2)/1=1-2c2,因而α1+α2=2c1+1-2c2=1,根據(jù)C可知平衡時,丙中甲醇的消耗量是小于乙中甲醇的消耗量的兩倍,因而α3小于α2,所以α1+α3<1,D錯誤。
故答案選AB。
(3) pH=10,c(H+)=10-10mol/L,又K2(H2CO3)=,因而c(CO32-):c(HCO3-)= K2(H2CO3)/c(H+)=1︰2,溶液中電荷守恒關(guān)系式為c(Na+)+ c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+ c(OH-),又溶液pH=10,則c(OH-)> c(H+),所以c(Na+)>c(HCO3-)+2c(CO32-)。
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【題目】依據(jù)反應(yīng)2KIO3+5SO2+4H2O═I2+3H2SO4+2KHSO4(KIO3過量),利用下列裝置從反應(yīng)后的溶液中制取碘的CCl4溶液并回收KHSO4。下列說法不正確的是
A. 用制取SO2B. 用還原IO3-
C. 用從水溶液中提取KHSO4D. 用制取I2的CCl4溶液
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【題目】某同學利用下列裝置探究苯酚、醋酸、碳酸的酸性強弱,下列說法不正確的是( )
A. 裝置a中試劑為醋酸,b中試劑為碳酸鈉固體
B. 裝置c中試劑為飽和碳酸氫鈉溶液
C. 裝置d中試劑為苯酚溶液
D. 酸性強弱順序為:醋酸>碳酸>苯酚
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【題目】在下列敘述中,正確的是( )
A.氧氣的摩爾質(zhì)量是32
B.2molNaCl固體溶解于1L水所得溶液的物質(zhì)的量濃度為2mol/L
C.標準狀況下同體積的O2和O3中所含分子數(shù)相等
D.在標準狀況下,體積為22.4L的物質(zhì)都是1mol
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【題目】常溫下,體積都為V0mL、濃度都為0.1mol·L-1的MC1、NaR、MR三種鹽溶液,加入蒸餾水稀釋至VmL,溶液的pH與1g(V/V0)的關(guān)系如圖所示。下列說法不正確的是
A. 曲線X代表NaR溶液,其中c(OH-)=c(H+)+c(HR)
B. 曲線Y中任何兩點,水的電離程度都相同
C. 將等體積等物質(zhì)的量濃度的MC1和NaR溶液混合后,c(M+)=c(R-)
D. 常溫下,HR的電離常數(shù)Ka≈1×10-5
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【題目】(1)氮氧化物是形成光化學煙霧和酸雨的一個重要原因,用CH4催化還原NOx可在一定程度上消除氮氧化物的污染。
已知: △H=-1160kJ·mol-1
△H=+293kJ·mol-1
則該條件下,CH4催化還原NO2消除污染的熱化學方程式為________________________。
(2)乙炔(CH≡CH)是重要的化工原料。工業(yè)上可用甲烷裂解法制取乙炔:同時發(fā)生副反應(yīng):;甲烷裂解時,幾種氣體平衡時分壓(Pa)的對數(shù)即lgP與溫度(℃)之間的關(guān)系如圖所示。根據(jù)圖判斷,反應(yīng) △H___0(填“>”或“<”)。
1725℃時,向恒容密閉容器中充入CH4,達到平衡時CH4生成C2H2的平衡轉(zhuǎn)化率為_____。該溫度下,的平衡常數(shù)Kp=_______[注:用平衡分壓(Pa)代替平衡濃度(mol·L-1)進行計算]。
(3)利用在特定條件下用鉑電極(陽極為鉑絲)電解飽和硫酸氫鉀溶液的方法制備K2S2O8(過二硫酸鉀)。在低溫下電解液中主要含有K+、H+和離子,電流通過溶液后發(fā)生反應(yīng)。陽極區(qū)電極反應(yīng)式為______________________________,X為_________交換膜(填“質(zhì)子”、“陽離子”或“陰離子”),當電路中通過0.2mol e-時,兩邊溶液質(zhì)量的變化差為_________。
(4)甲烷燃料電池采用鉑為電極,兩電極上分別通入CH4和O2,電解質(zhì)溶液為300mL 1.0mol·L-1的NaOH溶液。當O2通入量為8.96L(標準狀況)且反應(yīng)完全時,所得溶液中各離子濃度由大到小的順序為_______________________________。
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【題目】某興趣小組設(shè)計了如下實驗測定海帶中碘元素的含量,依次經(jīng)過以下四個步驟,下列圖示裝置和原理能達到實驗?zāi)康牡氖牵?/span> )
A. 灼燒海帶:
B. 將海帶灰溶解后分離出不溶性雜質(zhì):
C. 制備Cl2,并將I-氧化為I2:
D. 以淀粉為指示劑,用Na2S2O3標準溶液滴定:
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【題目】氯氣及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活中都有著重要的應(yīng)用。
(1)NaClO中Cl的化合價為__________,有較強的_________(填氧化、還原)性,所以是常用的消毒劑和漂白劑,請寫出工業(yè)上用氯氣和NaOH溶液生產(chǎn)消毒劑NaClO的離子方程式_________。
(2)黃色氣體ClO2可用于污水殺菌和飲用水凈化。
①KClO3與SO2在強酸性溶液中反應(yīng)可制得ClO2,此反應(yīng)的離子方程式為_____________________。
②ClO2可將廢水中的Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2而除去,本身還原為Cl-,該反應(yīng)過程中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_________________。
(3)將H2S和空氣的混合氣體通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反應(yīng)可以回收S,其物質(zhì)轉(zhuǎn)化如圖所示。在圖示的轉(zhuǎn)化中,化合價不變的元素是__________。該圖示的總反應(yīng)為_______
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【題目】在電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性實驗(裝置如圖所示)中,若向某一電解質(zhì)溶液中逐滴加入另一溶液時,則燈泡由亮變暗,至熄滅后又逐漸變亮的是( )
A. 鹽酸中逐滴加入氫氧化鈉溶液
B. 硫酸銅溶液中逐滴加入氫氧化鋇溶液
C. 硫酸中逐滴加入氯化鋇溶液
D. 鹽酸中逐滴加入硝酸銀溶液
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