【題目】CO2是重要的化工原料,也是應(yīng)用廣泛的化工產(chǎn)品。CO2與過氧化鈉或超氧化鉀反應(yīng)可產(chǎn)生氧氣。

完成下列計(jì)算:

1CO2通入氨水生成NH4HCO3,NH4HCO3很容易分解。2.00mol NH4HCO3完全分解,分解產(chǎn)物經(jīng)干燥后的體積為_________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

2)某H2中含有2.40 molCO2,該混合氣體通入2.00 L NaOH溶液中,CO2被完全吸收。如果NaOH完全反應(yīng),該NaOH溶液的濃度為_______。

3CO2KO2有下列反應(yīng):

4KO2+2CO2→2K2CO3+3O2

4KO2+4CO2+2H2O→4KHCO3+3O2

9 mol CO2在密封艙內(nèi)和KO2反應(yīng)后生成9 molO2,則反應(yīng)前密封艙內(nèi)H2O的量應(yīng)該是多少?列式計(jì)算。

4)甲烷和水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物是合成甲醇的原料:CH4+H2OCO+3H2

已知:CO+2H2CH3OH CO2+3H2CH3OH+H2O

300 mol CH4完全反應(yīng)后的產(chǎn)物中,加入100 mol CO2后合成甲醇。若獲得甲醇350 mol,殘留氫氣120 mol,計(jì)算CO2的轉(zhuǎn)化率。

【答案】189.6

22.4 mol/L≥c≥1.2 mol/L

3

n(H2O)=(9/6)×2=3(mol)

4300 mol CH4完全反應(yīng)產(chǎn)生H2900mol

設(shè)CO2轉(zhuǎn)化率為αCO轉(zhuǎn)化率為β

300β+100α=350 600β+300α=900-120

α=80%

或設(shè)CO2轉(zhuǎn)化率為α 900350×2100α=120 α=80/100=80%

【解析】試題分析:

1)碳酸氫銨分解的化學(xué)方程式為:NH4HCO3H2O+NH3↑+CO2,從方程式可以看出,分解產(chǎn)物經(jīng)干燥后,所得氣體為NH3CO2,且n(NH3)+ n(CO2)=2n(NH4HCO3)=2×2.00mol=4.00mol,則V(混合氣體)=4.00mol×22.4L/mol=89.6L,即分解產(chǎn)物經(jīng)干燥后的體積為89.6L。

2)根據(jù)題意要求,2.40 molCO2被完全吸收,NaOH也完全反應(yīng),則反應(yīng)的產(chǎn)物可能是Na2CO3(此時(shí)NaOH的濃度最大)或NaHCO3(此時(shí)NaOH的濃度最。┗Na2CO3NaHCO3的混合物。用極值思想分析兩個(gè)特殊情況:

CO2+NaOH=NaHCO3,n(NaOH)= n(CO2)=2.40mol,則c(NaOH)= =1.20mol/L;

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,n(NaOH)=2n(CO2)=4.80mol,則c(NaOH)= =2.40mol/L;

綜合(1)、(2)可知,NaOH溶液的濃度應(yīng)該為1.20mol/L≤c(NaOH)≤2.40mol/L。

3)法一:

依題意,9 mol CO2在密封艙內(nèi)和KO2反應(yīng)后生成9 mol O2,即n(CO2)∶n(O2)=1∶1,通過觀察題給兩個(gè)方程式可知,當(dāng)把兩個(gè)方程式相加時(shí)正好符合題目要求:

8KO2+6CO2+2H2O→2K2CO3+4KHCO3+6O2

所以有n(H2O)= n(CO2)= ×9mol=3mol,即反應(yīng)前密封艙內(nèi)H2O的物質(zhì)的量為3mol。

法二:

設(shè)反應(yīng)前密封艙內(nèi)H2O的物質(zhì)的量為n

4KO2+ 4CO2+ 2H2O → 4KHCO3+ 3O2

2nn 1.5n

4KO2+ 2CO2→ 2K2CO3+ 3O2

9-2n 1.5(9-2n)

根據(jù)題意生成氧氣9mol,所以有1.5n+ 1.5(9-2n)=9mol,解得n=3mol,即反應(yīng)前密封艙內(nèi)

H2O的物質(zhì)的量為3mol。

4)法一:

CH4+ H2OCO + 3H2

300mol 300mol 900mol

設(shè)CO2的轉(zhuǎn)化率為α,CO的轉(zhuǎn)化率為β

CO + 2H2CH3OH CO2+ 3H2CH3OH + H2O

300βmol 600βmol 300βmol 100αmol 300αmol 100αmol

根據(jù)題意,共生成350mol甲醇,所以有300βmol+100αmol=350mol-------①

根據(jù)題意,反應(yīng)后殘留氫氣120mol,則實(shí)際參加反應(yīng)的氫氣為900mol-120 mol,所以有

600βmol+300αmol="900mol-120" mol--------②

①②式可得α=0.8,即CO2的轉(zhuǎn)化率為80%。

法二:

在合成甲醇的反應(yīng)中,氫元素生成物中有兩種存在形式,一是存在于甲醇中,二是存在于水中,設(shè)CO2的轉(zhuǎn)化率為α

CH4+ H2OCO + 3H2

300mol 900mol

CO2+ 3H2CH3OH + H2O

100αmol 100αmol

根據(jù)題意,反應(yīng)后殘留氫氣120mol,則實(shí)際參加反應(yīng)的氫氣為900mol-120 mol,根據(jù)反應(yīng)中氫元素的守恒可有:900mol-120mol=350mol×2+100αmol,解得α=0.8,即CO2的轉(zhuǎn)化率為80%

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請(qǐng)回答下列問題:

①寫出加入雙氧水后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_____________________________。

②過濾操作需要的玻璃儀器有________________________________________

③活性炭的作用是__________________________________________________。

(2)工業(yè)含鉻廢水中鉻常以Cr2O形式存在,可按下列流程來除去廢水中的鉻。

①寫出還原池中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:________________________________。

②石灰水處理后生成的沉淀有______(用化學(xué)式表示)。

③現(xiàn)處理1×102L含鉻(Ⅵ)39 mg·L-1的廢水,需要綠礬________g。

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(1) 上述儀器中,再配置稀硫酸時(shí)用不到的有________ (填代號(hào))

(2) 經(jīng)計(jì)算,需:濃硫酸的體積為_____________。現(xiàn)有:

①10mL ②50mL ③100mL三種規(guī)格的量筒,你選用的量筒是______ (填代號(hào))

將上述硫酸迸行稀釋的實(shí)驗(yàn)操作有:___________________。

3)在配制稀硫酸過程中,其他操作都準(zhǔn)確,能引起誤差偏高的有:_________ (填代號(hào))

洗滌量取濃硫酸的量筒,并將洗滌液轉(zhuǎn)移到容量瓶中

容量瓶用1moll/L稀硫酸潤洗

轉(zhuǎn)移前,容量瓶中含存少量蒸餾水

.取濃硫酸時(shí)俯視讀刻度

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(3)19 g某二價(jià)金屬的氯化物RCl2中含有0.4 mol的Cl,則R的相對(duì)原子質(zhì)量為__________

(4)V L Fe2(SO4)3溶液中含F(xiàn)e3+ m g,則溶液中SO42-的物質(zhì)的量濃度為___________mol·L-1。

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