【題目】二氧化碳捕集與封存是應對氣候變化問題的解決方案之一。回答下列問題:
(l)我國科研團隊利用低溫等離子體協(xié)同催化技術,在常溫常壓下實現(xiàn)了將CO2和CH4一步轉化為化工產品。試寫出 CO2與CH4合成乙酸的熱化學方程式:____。
(甲烷和乙酸的燃燒熱分別為-890.31 kJ/mol、-876.72 kJ/mol)
(2)在某一鋼性密閉容器中CH4、CO2的分壓分別為15 kPa、20 kPa,加入Ni/α-Al2 O3催化劑并加熱至1123 K使其發(fā)生反應:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。
①研究表明CO的生成速率v(CO)=1.2810-2﹒p(CH4)p(CO2)(kPa s-1),某時刻測得p(H2)=10 kPa,則 p(CH4)=___kPa,v(CO)=___kPa s-1。
②達到平衡后測得體系壓強是起始時的,則該反應的平衡常數(shù)Kp=____kPa)2。
(3)氮化鎵(GaN)與Cu可組成如圖所示的人工光合系統(tǒng),該裝置能以CO2和H2O為原料合成CH4。
①該裝置工作時H+移向____(填“GaN”或“Cu”)電極,該電極上的電極反應式為 ___。
②該裝置每產生1 mol CH4,左極室溶液質量減少____g。
③本實驗條件下,若CO2轉化為烴(如甲烷、乙烯等)的轉化率為10%,生成CH4的選擇性為12%,現(xiàn)收集到12 mol CH4,則通入的CO2為____mol。(已知:選擇性=生成目標產物消耗的原料量/原料總的轉化量)
(4)上述人工光合系統(tǒng)裝置也可以制備乙烯、乙炔等重要化工原料。2010年Sheth等研究得出乙炔在Pd表面選擇加氫的反應機理,如下圖所示。其中吸附在Pd表面的物質用“*”標注。
上述吸附反應為 ____填“吸熱”或“放熱”)反應,該過程中最小能壘(活化能)為___ kJmol-1,該步驟的化學方程式為____。
【答案】CH4(g)+CO2(g)=CH3COOH(l)△H=-13.59 kJ/mol 10 1.92 3200 Cu CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O 72 1000 放熱 66 C2H2*+H*=C2H3*
【解析】
(1)根據(jù)甲烷和乙酸的燃燒熱得出熱化學方程式為:① CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.31 kJ/mol,② CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H=-876.72 kJ/mol ,根據(jù)蓋斯定律①-②得CH4(g)+CO2(g)═CH3COOH(l)△H=-890.31 kJ/mol-(-876.72 kJ/mol)=-13.59 kJ/mol,則CO2與CH4合成乙酸的熱化學方程式為:CH4(g)+CO2(g)=CH3COOH(l)△H=-13.59 kJ/mol,故答案為:CH4(g)+CO2(g)=CH3COOH(l)△H=-13.59 kJ/mol;
(2)①在某一鋼性密閉容器中CH4、CO2的分壓分別為15 kPa、20 kPa,加入Ni/α-A12 O3催化劑并加熱至1123 K使其發(fā)生反應:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),則
p(CH4)=10kPa,v(CO)=1.2810-2 p(CH4)p(CO2)(kPa s-1)=1.2810-2×10×15=1.92(kPa s-1),故答案為:10;1.92;
②達到平衡后測得體系壓強是起始時的,設達到平衡狀態(tài)消耗甲烷分壓x,
15-x+20-x+2x+2x=(15+2)×,解得x=10,因此平衡常數(shù)Kp=,故答案為:3200;
(3)①由圖可知,負極上水失去電子生成氧氣,正極上二氧化碳得到電子生成甲烷,陽離子向正極移動, 正極的電極反應為:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O,故答案為:Cu;CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O;
②根據(jù)正極反應式知每產生1mol CH4轉移電子數(shù)為8mol,左極室溶液質量較少的是水的質量,根據(jù)電子轉移守恒及電極反應式H2O-4e-=O2↑+4H+得:m(H2O)=18g/mol× =72g,故答案為:72;
③由題意得n(CO2)×10%×12%=12mol,則n(CO2)=1000mol,故答案為:1000;
(4)根據(jù)圖示知,吸附反應能量降低,則反應為放熱;根據(jù)圖示反應中最小能壘(活化能)為66 kJmol-1;該步驟的化學方程式為:C2H2*+H*=C2H3*;故答案為:放熱;66;C2H2*+H*=C2H3*。
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【題目】亞氯酸鈉(NaClO2)是一種高效的漂白劑和氧化劑,可用氯酸鈉(NaClO3)為原料制取,(常溫下ClO2為氣態(tài)),下列說法錯誤的是
A.反應①階段,參加反應的NaClO3和SO2的物質的量之比為2:1
B.反應①后生成的氣體要凈化后進入反應②裝置
C.升高溫度,有利于反應②提高產率
D.反應②中有氣體生成
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【題目】已知 M、N 是合成某功能高分子材料的中間產物,下列關于 M、N 說法正確的是
A.M、N 都屬于芳香烴,但既不是同系物,也不是同分異構體
B.M、N 分別與液溴混合,均發(fā)生取代反應
C.M、N 均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
D.M、N 分子所有原子均可能共平面
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【題目】高鐵酸鉀在飲用水源和廢水處理過程中,不僅能去除污染物和致癌化學污染物,而且不產生任何誘變致癌的產物,具有高度的安全性;其可溶于水,微溶于濃 KOH 溶液,且在強堿性溶液中比 較穩(wěn)定。實驗室用次氯酸鹽氧化法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的流程如圖所示:
流程圖中的飽和次氯酸鉀溶液的制備裝置如圖所示:
(1)A 為氯氣發(fā)生裝置。A 中反應的離子方程式是___________;裝置 B 內的試劑及作用是____________;
(2)裝置 C 反應溫度控制在 0~5℃進行,在不改變 KOH 溶液濃度前提下,實驗中可采取措施是________。
(3)流程圖中在加入 KOH 固體的時候會產生大量的白色沉淀_____(填化學式)。
(4)在攪拌下,將 Fe(NO3)3飽和溶液緩慢滴加到 KClO 飽和溶液中即可制取 K2FeO4,寫出該反應的離子方程式__________;反應過程中溫度控制在 10~15℃,溫度過低或過高對反應的影響是_____________。
(5)過濾除雜時不用普通漏斗和濾紙而采用砂芯漏斗(如圖)的原因是_____________。
(6)在提純高鐵酸鉀時采用重結晶、洗滌、干燥的方法,洗滌劑可以選用_____。
A.H2O B.濃 KOH 溶液 C.Fe(NO3)3溶液 D.異丙醇
(7)若提純得到 a gK2FeO4(M=198g/mol),上述流程中有 5%的 Fe 損失,則需要提供 Fe(NO3)3(M=242g/mol)的質量為_____g(用含 a 的計算式表示)。
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【題目】普通干電池是一種廣泛使用的可移動化學電源。 某同學在探究廢酸性干電池內物質回收利用時,進行如圖所示實驗:
請回答以下問題:
(1)干電池工作時正極電極反應式為:2NH4++2e- = 2NH3↑+H2↑,則負極電極反應式是___________。 電池中加入 MnO2 的作用是除去正極上的某產物, 本身生成Mn2O3,該反應的化學方程式是_______________。
(2)步驟③灼燒濾渣時所用主要儀器有酒精燈、玻璃棒、______ 、泥三角和三腳架;灼燒濾渣時,產生一種無色無味能使澄清石灰水變渾濁的氣體,由此推測灼燒前的濾渣中存在的物質有_____。
(3)向步驟④的試管中加入步驟③灼燒后所得黑色固體,試管中迅速產生能使帶火星的木條復燃的氣體,據(jù)此可初步認定灼燒后的黑色固體為_____。
(4)查詢資料得知,通過電解可將 Mn2O3 轉化為 MnO2。 為此某同學設計了如圖所示裝置,并將混合物粉末調成糊狀,附在其中的_________(填“左”或“右”)邊電極上,該電極上發(fā)生反應的電極反應式是_____, 在電解過程中溶液的 pH 將__________(填“變大”、“變小”或“不變”)。
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【題目】下列說法正確的是
A.C60 和 C70互為同位素
B.N2 、N3- 、N4、N5+互為同素異形體
C.立方烷()和苯乙烯互為同分異構體
D.CH3CH2COOH 和HCOOCH2CH2CH3 互為同系物
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【題目】下列離子方程式不正確的是
A.用氨水吸收過量的二氧化硫:
B.向0.5mol L-1 KAl(SO4)2溶液中滴入0.5mol L-1 Ba(OH)2溶液使恰好完全沉淀:2Ba2+ 4OH- + Al3++2=2BaSO4↓++2H2O
C.用足量Na2S2O3溶液除去水中的 Cl2: 4Cl2++5H2O =10H++2+8Cl-
D.少量CO2通入苯酚鈉溶液中:C6H5O-+CO2+H2O→C6H5OH+
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【題目】迄今為止我國相關部門已經發(fā)布了113號Nh、115號Mc、116號Lv、117號Ts、118號Og等元素的中文名稱分別是:、、、、,下列有關推斷正確的是( )
A.這五種元素均為主族元素
B.Nh的最高價氧化物是一種典型的兩性氧化物
C.Ts的簡單陰離子比該族上一周期簡單陰離子的還原性弱
D.根據(jù)該名稱,周期表118種元素中非金屬元素共有24種
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【題目】鋅、氮元素形成的化合物在各領域有著重要的作用。
(1)基態(tài)Zn2+的價電子排布式為_______________;
(2)獨立的NH3分子中,H-N-H鍵鍵角為107°18’。如圖是[Zn(NH3)6]2+的部分結構以及其中H-N-H鍵鍵角。
請解釋[Zn(NH3)6]2+離子中H-N-H鍵角變?yōu)?/span>109.5°的原因是_____________。
(3)離子液體具有很高的應用價值,其中EMIM+離子由H、C、N三種元素組成,其結構如圖所示:
大π鍵可用符號Π表示,其中m、n分別代表參與形成大π鍵的原子數(shù)和電子數(shù)。則EMIM+離子中的大π鍵應表示為___________________。化合物[EMIM][AlCl4]具有很高的應用價值,其熔點只有7 ℃,該物質晶體的類型是________。
(4)過渡元素水合離子是否有顏色與原子結構有關,且存在一定的規(guī)律,已知Zn2+等過渡元素離子形成的水合離子的顏色如下表所示:
離子 | Sc3+ | Cr3+ | Fe2+ | Zn2+ |
水合離子的顏色 | 無色 | 綠色 | 淺綠色 | 無色 |
請根據(jù)原子結構推測Sc3+、Zn2+的水合離子為無色的原因:____________________。
(5)Zn與S形成某種化合物的晶胞如圖所示。
①Zn2+填入S2-組成的________________空隙中;
②由①能否判斷出S2-、Zn2+相切?_________(填“能”或“否”);已知晶體密度為dg/cm3,S2-半徑為a pm,若要使S2-、Zn2+相切,則Zn2+半徑為____________________pm(寫計算表達式)。
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