[15分]甲烷自熱重整是先進(jìn)的制氫方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反應(yīng)系統(tǒng)同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣,發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有:
反應(yīng)過程 | 化學(xué)方程式 | 焓變△H (kJ/mol) | 活化能Ea (kJ/mol) |
甲烷氧化 | CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) | -802.6 | 125.6 |
CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g) | -322.0 | 172.5 | |
蒸汽重整 | CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) | 206.2 | 240.1 |
CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) | 165.0 | 243.9 |
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
碳酸二甲酯(DMC)是一種近年來受到廣泛關(guān)注的環(huán)保型綠色化工產(chǎn)品。在催化劑作用下,可由甲醇和CO2直接合成DMC:CO2 + 2CH3OH → CO(OCH3)2 + H2O,但甲醇轉(zhuǎn)化率通常不會超過1%是制約該反應(yīng)走向工業(yè)化的主要原因。某研究小組在其他條件不變的情況下,通過研究溫度、反應(yīng)時間、催化劑用量分別對轉(zhuǎn)化數(shù)(TON)的影響來評價催化劑的催化效果。計算公式為:TON=轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量/催化劑的物質(zhì)的量。
(1)已知25℃時,甲醇和DMC的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為△H1和△H2,則上述反應(yīng)在25℃時的焓變△H3=_____。
(2)根據(jù)反應(yīng)溫度對TON的影響圖(下左圖)判斷該反應(yīng)的焓變△H________0(填“>”、“=”或“<”),理由是________________________________。
(3)根據(jù)反應(yīng)時間對TON的影響圖(上右圖),已知溶液總體積10mL,反應(yīng)起始時甲醇0.25mol,催化劑0.6×10—5 mol,計算該溫度下,4~7 h內(nèi)DMC的平均反應(yīng)速率:________;計算10 h時,甲醇的轉(zhuǎn)化率:________。
(4)根據(jù)該研究小組的實驗及催化劑用量對TON的影響圖(下圖),判斷下列說法正確的是___ __。
a. 由甲醇和CO2直接合成DMC,可以利用價廉易得的甲醇把影響環(huán)境的溫室氣體CO2轉(zhuǎn)化為資源,在資源循環(huán)利用和環(huán)境保護(hù)方面都具有重要意義
b. 在反應(yīng)體系中添加合適的脫水劑,將提高該反應(yīng)的TON
c. 當(dāng)催化劑用量低于1.2×10—5 mol時,隨著催化劑用量的增加,甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率顯著提高
d. 當(dāng)催化劑用量高于1.2×10—5 mol時,隨著催化劑用量的增加,DMC的產(chǎn)率反而急劇下降
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
在水溶液中橙紅色的Cr2O72-與黃色的CrO42-有下列平衡關(guān)系: Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+,把K2Cr2O7溶于水配成稀溶液是橙色。
(1)向上述溶液中加入NaOH溶液,溶液呈____色,因為 。
(2)向已加入NaOH溶液的(1)中再加入過量稀H2SO4,則溶液呈 色, 因為 。
(3)向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4為黃色沉淀)則平衡 ,溶液顏色將 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題
(16分)I、用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+ CO2(g)+2H2O(g) △H=" -574" kJ·mol-l
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g) △H=" -1160" kJ·mol-l
③H2O(g)=H2O(1) △H=-44.0 kJ·mol-l
寫出CH4(g)與NO2(g)反應(yīng)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的熱化學(xué)方程式____ 。
II、開發(fā)新能源和三廢處理都是可持續(xù)發(fā)展的重要方面。
(1)由碳的氧化物贏接合成乙醇燃料已進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)。如采取以CO和H2為原料合成乙醇,化學(xué)反應(yīng)方程式:2CO(g)+4H2(g)-CH3CH2OH(g)+H2O(g);若密閉容器中充有10 mol CO與20mol H2,在催化劑作用下反應(yīng)生成乙醇:CO的轉(zhuǎn)化率(a)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。
①若A、B兩點表示在某時刻達(dá)到的平衡狀態(tài),此時在A點時容器的體積為10L,則該溫度下的平衡常數(shù):K=____ ;
②若A、C兩點都表示達(dá)到的平衡狀態(tài),則白反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時間tA tC(填 “>”、“<”或“=”)。
(2)日前工業(yè)上也可以用CO2來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H<0,若將6mo1 CO2和8mol H2充入2L的密閉容器中,測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如右圖所示(實線)。
①若改變某一實驗條件再進(jìn)行兩次實驗,測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中虛線所示,曲線I對應(yīng)的實驗條件改變可能是 ,曲線II對應(yīng)的實驗條件改變可能是____ 。
②請在答題卷圖中繪出甲醇的物質(zhì)的量隨時間變化曲線。
III、用MnO2制KMnO4的工藝流程如圖:電解池中兩極材料均為碳棒,在水或酸性溶液中K2MnO4發(fā)生歧化而變成MnO2和KMnO4。
①寫出240℃熔融時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 ,投料時必須滿足n(KOH):n(MnO2) 。
②陽極的電極反應(yīng)為 。
③B物質(zhì)是 (填化學(xué)式),可以循環(huán)使用的物質(zhì)是 (填化學(xué)式)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題
(14分)氯酸鎂[Mg(ClO3)2]常用作催熟劑、除草劑等,實驗室制備少量Mg(ClO3)2·6H2O的流程如下:
已知:①鹵塊主要成分為MgCl2·6H2O,含有MgSO4、FeCl2等雜質(zhì)。
②四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)變化曲線如圖所示。
回答下列問題:
(1)加速鹵塊在H2O2溶液中溶解的措施有: (寫出一條即可)。
(2)加入MgO的作用是 ;濾渣的主要成分為 。
(3)向濾液中加入NaClO3飽和溶液后,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ,再進(jìn)一步制取Mg(ClO3)2·6H2O的實驗步驟依次為①蒸發(fā)結(jié)晶;② ;③____;④過濾、洗滌。
(4)產(chǎn)品中Mg(ClO3)2·6H2O含量的測定:
步驟1:準(zhǔn)確稱量3.50 g產(chǎn)品配成100 mL溶液。
步驟2:取10.00 mL于錐形瓶中,加入10.00 mL稀硫酸和20.00mL 1.000 mol·L-1的FeSO4溶液,微熱。
步驟3:冷卻至室溫,用0.l000 mol·L-1K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2+至終點,此過程中反應(yīng)的離子方程式為:。
步驟4:將步驟2、3重復(fù)兩次,計算得平均消耗K2Cr2O7溶液15.00 mL。
①寫出步驟2中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式(還原產(chǎn)物為Cl-): ;
②產(chǎn)品中Mg(ClO3)2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(保留一位小數(shù)) 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題
(13分)
Cl2是一種重要的化工原料。
(1)電解飽和NaCl溶液獲得Cl2的化學(xué)方程式是_______。
(2)為便于儲存,要將氯氣液化[ Cl2(g) Cl2(l) ],應(yīng)采取的措施是_______(寫出一條即可)。
(3)液氯儲存區(qū)貼有的說明卡如下(部分):
危險性 | |
儲運(yùn)要求 | 遠(yuǎn)離金屬粉末、氨、烴類、醇更物質(zhì);設(shè)置氯氣檢測儀 |
泄漏處理 | NaOH、NaHSO3溶液吸收 |
包裝 | 鋼瓶 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題
(10分)固定和利用CO2能有效地利用資源,并減少空氣中的溫室氣體.工業(yè)上有一種用CO2來生產(chǎn)甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)+49kJ。某科學(xué)實驗將6molCO2和8molH2充入2L的密閉容器中,測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖實線所示。a,b,c,d括號內(nèi)數(shù)據(jù)表示坐標(biāo).
(1)0~a,a~b,b~c,c~d四段中,平均反應(yīng)速率最大的時間段是___________ ,該時間段內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率是_____________。
(2)平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是多少?反應(yīng)前后容器內(nèi)的壓強(qiáng)比時多少?(請按計算題格式在答題卡上作答)
L)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題
把3molA和2.5molB混合于2L密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):
3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),5min后反應(yīng)達(dá)平衡,容器內(nèi)壓強(qiáng)變小,測得D的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L.min).求:
(1) x= ;
(2) 平衡時C的濃度為多少?(要求寫出計算過程)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題
“低碳循環(huán)”引起各國的高度重視,而如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2,引起了全世界的普遍重視。所以“低碳經(jīng)濟(jì)”正成為科學(xué)家研究的主要課題。
(1)用電弧法合成的儲氫納米碳管常伴有大量的碳納米顆粒(雜質(zhì)),這種顆?捎萌缦卵趸ㄌ峒,請完成該反應(yīng)的化學(xué)方程式,并在方框內(nèi)填上系數(shù)。
□C+□KMnO4+□H2SO4 =□CO2↑+□MnSO4 +□K2SO4+□
(2)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中,進(jìn)行反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下二組數(shù)據(jù):
實驗組 | 溫度℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 達(dá)到平衡所需時間/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
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