二甲醚(CH3OCH3,沸點為-24.9℃)被稱為21世紀的新型能源?茖W(xué)家利用太陽能分解水生成的氫氣與從煙道氣中分離出的CO2在催化劑作用下合成二甲醚,并開發(fā)出直接以二甲醚為燃料的燃料電池。其合成流程如下:
(1)已知:CH3OCH3(g)、H2(g)的標準燃燒熱分別為:△H= -1455.0kJ·mol-1、△H=" -285.8" kJ·mol-1。寫出以CO2、H2合成CH3OCH3的熱化學(xué)方程式: ;
(2)15~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱堿性,上述合成線路中用作CO2吸收劑。寫出吸收CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式 ;
(3)一定條件下用CO2和H2合成二甲醚,反應(yīng)物氣流量對CO2的轉(zhuǎn)化率、二甲醚的選擇性(是指轉(zhuǎn)化生成二甲醚的碳占已轉(zhuǎn)化碳的比例)影響結(jié)果如圖1所示,當控制氣流量為28mL· min-1時,則生成0.3mol二甲醚需要通入CO2的物質(zhì)的量為 ;
圖1 圖2
(4)圖2為二甲醚燃料電池示意圖。
①a電極的電極反應(yīng)式為 ;
②若以1.12 L·min-l(標準狀況)的速率向該電池中通入二甲醚,用該電池電解50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液,通電0.50 min后,計算理論上可析出金屬銅的質(zhì)量為 。
(1)
(2)
(3)20mol
(4)① CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+
② 6.4g (每空2分)
解析試題分析:(1)已知:CH30CH3(g)、H2(g)的標準燃燒熱分別為:△H=-1455.OkJ?mol-1、△H=-285.8kJ?mol-1,①CH30CH3(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1455.0kJ?mol-1;
②H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)△H=-285.8kJ?mol-1,依據(jù)蓋斯定律②×6-①得到:
2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(l)△H=-259.8kJ?mol?1,寫出以CO2、H2合成CH3OCH3的熱化學(xué)方程式為:2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(l)△H=-259.8kJ?mol?1。
(2)15~20%的乙醇胺.(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱堿性,上述合成線路中用作C02吸收劑,乙醇胺水溶液呈弱堿性是取代基氨基結(jié)合氫離子,使溶液中的氫氧根離子濃度增大,結(jié)合二氧化碳生成碳酸鹽,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2HOCH2CH2NH2+H2O+CO2?(HOCH2CH2NH3)2CO3。
(3)生產(chǎn)0.3mol二甲醚,理論上應(yīng)生成二甲醚物質(zhì)的量0.3mol÷5%=6mol,反應(yīng)的反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量為12mol,實際通入的CO2的物質(zhì)的量為12mol÷60%=20mol。
(4)①反應(yīng)本質(zhì)是二甲醚的燃燒,原電池負極發(fā)生氧化反應(yīng),二甲醚在負極放電,正極反應(yīng)還原反應(yīng),氧氣在正極放電.由圖可知,a極為負極,b為正極,二甲醚放電生成二氧化碳與氫離子,a電極的電極反應(yīng)式為 CH3OCH3-12e-+3H2O═2CO2+12H+。
②若以1.12L?min-1(標準狀況)的速率向該電池中通入二甲醚,用該電池電解500mL 2mol?L-1 CuS04溶液,通電0.50min后,通入二甲醚物質(zhì)的量=1.12L/min×0.50min÷22.4L/mol
=0.025mol;依據(jù)電極反應(yīng)電子守恒,CH3OCH3~12e-,n(e?)=0.025mol×12=0.3mol, 50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液,Cu2+共0.05mol×2mol?L?1=0.1mol,Cu2+完全反應(yīng),所以m(Cu)=0.1mol×64g/mol=6.4g
考點:本題考查熱化學(xué)方程式的書寫、電極方程式的書寫及相關(guān)計算。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
我國工業(yè)上主要采用以下四種方法降低尾氣中的含硫量:
方法1 | 燃煤中加入石灰石,將SO2轉(zhuǎn)化為CaSO3,再氧化為CaSO4 |
方法2 | 用氨水將SO2轉(zhuǎn)化為NH4HSO3,再氧化為(NH4)2SO4 |
方法3 | 高溫下用水煤氣將SO2還原為S |
方法4 | 用Na2SO3溶液吸收SO2,再電解轉(zhuǎn)化為H2SO4 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。工業(yè)上依此用CO生產(chǎn)燃料甲醇。
(1)甲圖是反應(yīng)時CO和CH3OH(g)的濃度隨時間變化情況。從反應(yīng)開始到平衡,用H2濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(CO)=__________________。
(2)乙圖表示該反應(yīng)進行過程中能量的變化。曲線b下的反應(yīng)條件為 。該反應(yīng)的焓變是________(填“ΔH<0”或“ΔH>0”),寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:____________________________________;選擇適宜的催化劑__________(填“能”或“不能”)改變該反應(yīng)的反應(yīng)熱。
(3)該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達式為_____________________________________________,
溫度升高,平衡常數(shù)K________(填“增大”、“不變”或“減小”)。
(4)恒容條件下,下列措施中能使增大的有____________。
a.降低溫度
b.充入He氣
c.再充入1 mol CO和2 mol H2
d.使用催化劑
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
某實驗小組用0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液進行中和熱的測定。
Ⅰ.配制0.50 mol·L-1 NaOH溶液
(1)若實驗中大約要使用245 mL NaOH溶液,至少需要稱量NaOH固體 g。
(2)從下圖中選擇稱量NaOH固體所需要的儀器是(填字母): 。
名稱 | 托盤天平 (帶砝碼) | 小燒杯 | 坩堝鉗 | 玻璃棒 | 藥匙 | 量筒 |
儀器 | ||||||
序號 | a | b | c | d | e | f |
溫度 實驗次數(shù) | 起始溫度t1/℃ | 終止溫度t2/℃ | 溫度差 平均值 (t2-t1)/℃ | ||
H2SO4 | NaOH | 平均值 | |||
1 | 26.2 | 26.0 | 26.1 | 29.6 | |
2 | 27.0 | 27.4 | 27.2 | 31.2 | |
3 | 25.9 | 25.9 | 25.9 | 29.8 | |
4 | 26.4 | 26.2 | 26.3 | 30.4 | |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
化學(xué)反應(yīng)原理在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的意義。
(1)工業(yè)生產(chǎn)可以用NH3(g)與CO2(g)經(jīng)過兩步反應(yīng)生成尿素,兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下:
則NH3(g)與CO2(g)反應(yīng)生成尿素的熱化學(xué)方程式為 。
(2)已知反應(yīng)Fe(s) +CO2(g) FeO(s) +CO(g) ΔH ="a" kJ/mol
測得在不同溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如下:
①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式K= ,a 0(填“>”、“<”或“=”)。在500℃ 2L密閉容器中進行反應(yīng),F(xiàn)e和CO2的起始量均為4 mol,則5 min后達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為 ,生成CO的平均速率v(CO)為 。
②700℃反應(yīng)達到平衡后,要使該平衡向右移動,其他條件不變時,可以采取的措施有
(填字母)。
A.縮小反應(yīng)器容積 | B.增加Fe的物質(zhì)的量 |
C.升高溫度到900℃ | D.使用合適的催化劑 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
隨著大氣污染的日趨嚴重,國家擬于“十二五”期間,將二氧化硫(SO2)排放量減少8%,氮氧化物(NOx)排放量減少10%。目前,消除大氣污染有多種方法。
(1)處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol—1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol—1
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程為 。
(2)降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化 轉(zhuǎn)化器,發(fā)生如下反應(yīng):
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H<0。
若在一定溫度下,將2molNO、1molCO充入1L固定容積的容器中,反應(yīng)過程中各物質(zhì)的濃度變化如圖所示,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K= 。
若保持溫度不變,20min時再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡將 移動(填“向左”、 “向右”或“不”)。
20min時,若改變反應(yīng)條件,導(dǎo)致N2濃度發(fā)生如上圖所示的變化,則改變的條件可能是 (填序號)。
①加入催化劑 ②降低溫度 ③縮小容器體積 ④增加CO2的量
(3)肼(N2H4)用亞硝酸(HNO2)氧化可生成氮的另一種氫化物,該氫化物的相對分子質(zhì)量為43.0,其中氮原子的質(zhì)量分數(shù)為0.977。寫出肼與亞硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
廢舊印刷電路板的回收利用可實現(xiàn)資源再生,并減少污染。廢舊印刷電路板經(jīng)粉碎分離,能得到非金屬粉末和金屬粉末。
(1)下列處理印刷電路板非金屬粉末的方法中,不符合環(huán)境保護理念的是 (填字母)。
A.熱裂解形成燃油 | B.露天焚燒 | C.作為有機復(fù)合建筑材料的原料 | D.直接填埋 |
溫度(℃) | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
銅平均溶解速率(×10-3 mol·L-1·min-1) | 7.34 | 8.01 | 9.25 | 7.98 | 7.24 | 6.73 | 5.76 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。已知1 mol SO2(g)氧化為1 mol SO3(g)的ΔH=-99 kJ/mol。
請回答下列問題:
(1)圖中A、C分別表示__________、__________,E的大小對該反應(yīng)的反應(yīng)熱有無影響?____________。該反應(yīng)通常用V2O5作催化劑,加V2O5會使圖中B點升高還是降低?___________。
(2)圖中ΔH=__________kJ/mol;
(3)如果反應(yīng)速率v(SO2)為0.05 mol/(L·min),則v(O2)=____mol/(L·min)
(4)已知單質(zhì)硫的燃燒熱為296 kJ/mol,計算由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH=_ 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
為了減少CO對大氣的污染,某研究性學(xué)習(xí)小組擬研究CO和H2O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為綠色能源H2。已知:
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566kJ·moL-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6KJ·moL-1
H2O (g)=H2O(l) △H=-44.0KJ·moL-1
(1)氫氣的標準燃燒熱△H= kJ·moL-1
(2)寫出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的熱化學(xué)方程式
(3)往 1L體積不變的容器中加入1.00mol CO和1.00mol H2O(g),在t℃時反應(yīng)并達到平衡,若該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1,則t℃時CO的轉(zhuǎn)化率為 ;反應(yīng)達到平衡后,升高溫度,此時平衡常數(shù)將 (填“變大”、“不變”或“變小”),平衡將向 (填“正”或“逆”)方向移動。
(4)在CO和H2O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為綠色能源H2中,為了提高CO的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是 。
A.增大的CO濃度 | B.增大的H2O(g)濃度 | C.使用催化劑 | D.降低溫度 |
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