【題目】“一帶路”為中國化工企業(yè)開辟了新的國際市場,能源環(huán)保是基礎(chǔ)。在能源領(lǐng)域科學(xué)家提出構(gòu)想——富集空氣中的CO2,并使之與H2反應(yīng)生成可再生能源甲醇.流程如下:
(1)在合成塔中,若有4400gCO2與足量H2完全反應(yīng),生成氣態(tài)的H2O和氣態(tài)甲醇,可放出5370kJ的熱量,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式________________。
(2)一定條件下,向2L恒容密閉容器中充入1molCO2和3molH2在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)I、反應(yīng)II、反應(yīng)III,相同時(shí)間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖1所示:
①催化效果最佳的反應(yīng)是_________(填“反應(yīng)I”、“反應(yīng)II”、“反應(yīng)III”)。
②b點(diǎn)反應(yīng)速率v(正)______v(逆) (填“>”、“=”或“<”)。
③若此反應(yīng)在a點(diǎn)時(shí)已達(dá)平衡狀態(tài),a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率比c點(diǎn)高的原因是_________。
(3)選取合適的催化劑發(fā)生上述反應(yīng),測得甲醇的產(chǎn)率與反應(yīng)溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2。
④分析圖中數(shù)據(jù)可知,在220℃、5.0MPa時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率為________;將溫度降低至140℃、壓強(qiáng)減小至2.0MPa,CO2的轉(zhuǎn)化率將_______(填“增大”、“減小”或“不變”)。
⑤200℃、2.0MPa時(shí),將amol/LCO2和3amol/LH2充入VL密閉容器中,在催化劑作用下反應(yīng)達(dá)到平衡。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算所得甲醇的質(zhì)量______g(用含a、V的代數(shù)式表示)。
(4)用NaOH溶液吸收CO2所得飽和碳酸鈉溶液可以對廢舊電池中的鉛膏(主要成分PbSO4)進(jìn)行脫硫反應(yīng)。已知Ksp(PbSO4)=1.6×10-8,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14,PbSO4(s)+CO32-(aq)==PbCO3(s)+SO42-(aq),則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___(保留三位有效數(shù)字);若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶體,則c(SO42-):c(CO32-)的比值將_____(填“增大”、“減小”或“不變”)。
【答案】 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-53.7kJ/mol 反應(yīng)I > 該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動 25% 增大 4.8aV 2.16×105 不變
【解析】分析:(1)根據(jù)參加反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量結(jié)合放出的熱量解答;
(2)①根據(jù)相同條件下CO2的轉(zhuǎn)化率越高催化效果越好分析;
②根據(jù)b點(diǎn)在曲線下方轉(zhuǎn)化率低分析解答;
③根據(jù)溫度對平衡狀態(tài)的影響分析;
(3)④根據(jù)在220℃、5.0MPa時(shí)甲醇的產(chǎn)率是25%計(jì)算;根據(jù)圖像分析;
⑤根據(jù)在200℃、2.0MPa時(shí)甲醇的產(chǎn)率是1%計(jì)算;
(4)根據(jù)平衡常數(shù)的含義、影響因素結(jié)合方程式計(jì)算與判斷。
詳解:(1)4400gCO2的物質(zhì)的量是100mol,放出的熱量是5370kJ,則1molCO2完全反應(yīng)放出的熱量是53.70kJ,因此該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-53.7kJ/mol
(2)①根據(jù)圖像可知在相同條件下反應(yīng)I中CO2的轉(zhuǎn)化率最高,則催化效果最佳的反應(yīng)是反應(yīng)I。
②b點(diǎn)在曲線下方,轉(zhuǎn)化率低,在達(dá)到平衡的過程中CO2的轉(zhuǎn)化率升高,這說明此時(shí)反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,則反應(yīng)速率v(正)>v(逆)。
③由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動,因此a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率比c點(diǎn)高。
(3)④在220℃、5.0MPa時(shí)甲醇的產(chǎn)率是25%,則
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol) 1 3 0 0
轉(zhuǎn)化量(mol) x 3x x x
平衡量(mol) 1-x 3-3x x x
由于此時(shí)甲醇的產(chǎn)率是25%,則x=0.25,因此CO2的轉(zhuǎn)化率為3x/3×100%=25%;根據(jù)圖像曲線變化可知將溫度降低至140℃、壓強(qiáng)減小至2.0MPa時(shí)甲醇的產(chǎn)率增大,因此CO2的轉(zhuǎn)化率將增大。
⑤在200℃、2.0MPa時(shí)甲醇的產(chǎn)率是15%,則
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol) aV 3aV 0 0
轉(zhuǎn)化量(mol) y 3y y y
平衡量(mol) aV-y 3aV-3y y y
此時(shí)甲醇的產(chǎn)率是0.15,則y=0.15aV,因此所得甲醇的質(zhì)量0.15aV×32 g=4.8aV g;
(4)根據(jù)方程式可知該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶體,由于平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系,則根據(jù)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式可知c(SO42-):c(CO32-)的比值不變。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】近幾年,具有超常性能的鋁離子電池成為研究熱點(diǎn),其可在一分鐘內(nèi)完成充放電。鋁與石墨為電極,內(nèi)部用AlCl4-和有機(jī)陽離子構(gòu)成電解質(zhì)溶液,其放電工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是
A. 放電時(shí),有機(jī)陽離子向石墨電極方向移動
B. 放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為:Cn[AlCl4]+e-=Cn+AlCl4-
C. 充電時(shí),每生成1mol鋁,同時(shí)消耗4molAl2Cl7-
D. 充電時(shí)鋁電極接電源負(fù)極,該極有Cn[AlCl4]生成
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】研究證明高鐵酸鈉(Na2FeO4) 是一種“綠色環(huán)保高效”消毒劑, 比目前國內(nèi)外廣泛使用的含氯飲用水消毒劑性能更為優(yōu)良。高鐵酸鈉只能在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在。下列是通過次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鈉并探究其性質(zhì)的實(shí)驗(yàn),步驟如下:
I.用氯氣和氫氧化鈉溶液反應(yīng)制備NaClO溶液
(1)A是氯氣發(fā)生裝置,寫出實(shí)驗(yàn)室用此裝置制取氯氣的離子方程式__________。
(2)I裝置的作用是__________ 。
(3)用圖示的II或III代替I是否可行? __________。簡要說明理由__________ 。
(4)將產(chǎn)生的氯氣通入D裝置中制NaClO溶液
已知:3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O 為了防止產(chǎn)生NaClO3,除攪拌和混入N2稀釋外,還應(yīng)采取的操作是__________。
II.制備Na2FeO4
(1)將Fe(NO3)3溶液加入到NaOH與NaClO的混合溶液中,其反應(yīng)的離子方程式是______。過濾得到粗產(chǎn)品,再用NaOH溶液溶解,重結(jié)晶,用有機(jī)溶劑脫堿,低溫烘干得到固體樣品,上述制備過程中,用NaOH溶液溶解粗產(chǎn)品而不用水的原因是__________。
(2)高鐵酸鈉電池是一種新型可充電電池,電解質(zhì)為NaOH溶液,放電時(shí)負(fù)極材料為Zn,正極產(chǎn)生紅褐色沉淀,寫出該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式__________。
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【題目】在一定溫度下,將等量的氣體分別通入起始體積相同的密閉容器Ⅰ和Ⅱ中,使其發(fā)生反應(yīng),t0時(shí)容器Ⅰ中達(dá)到化學(xué)平衡,X、Y、Z的物質(zhì)的量的變化如圖所示。則下列有關(guān)推斷正確的是( )
A. 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:3X+2Y2Z
B. 若兩容器中均達(dá)到平衡時(shí),兩容器的體積V(Ⅰ)<V(Ⅱ),則容器Ⅱ達(dá)到平衡所需時(shí)間小于t0
C. 若兩容器中均達(dá)到平衡時(shí),兩容器中Z的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同,則Y為固態(tài)或液態(tài)
D. 若達(dá)平衡后,對容器Ⅱ升高溫度時(shí),其體積增大,說明Z發(fā)生的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
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【題目】下列對于“摩爾”的理解正確的是( )
A. 1摩爾H2O質(zhì)量為18g
B. 摩爾是國際科學(xué)界建議采用的一種物理量,簡稱摩,符號為 mol
C. 22.4LO 2 中所含氧氣分子為1 摩爾
D. 1mol 氧含 6.02×10 23 個(gè)O
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【題目】如圖是A、B、C三種固體物質(zhì)的溶解度曲線。下列說法正確的是( )
A. t1℃時(shí),A的飽和溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%
B. t2℃時(shí),A、B、C三種物質(zhì)的溶解度大小關(guān)系為A=B>C
C. 將t1℃時(shí)A、C的飽和溶液升溫到t2℃時(shí),A、C兩溶液都會變成不飽和溶液
D. B中含有少量A,要提純B可采用冷卻熱飽和溶液、趁熱過濾的方法
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【題目】海洋是資源寶庫。下圖是工業(yè)上對海水的一種綜合利用的流程圖:
請回答下列問題:
(1) 在實(shí)驗(yàn)室對海水進(jìn)行過濾,所需要玻璃儀器為燒杯、漏斗和_________。
(2) 若粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、SO42-三種雜質(zhì)離子。精制提純時(shí),備用的除雜試劑有:A.鹽酸,B.Na2CO3溶液,C.NaOH溶液,D.BaCl2溶液。請你正確排列加入試劑的順序:NaOH溶液、_______、_______、_______(填編號)。
(3) 用如圖電解食鹽水,石墨電極上產(chǎn)生的氣體為_______;在鐵棒周圍的溶液里滴加酚酞試劑,溶液變_______色;小燒杯中NaOH溶液的作用是(用化學(xué)方程式表示):______________。
(4)在盛有Mg(OH)2固體的燒杯中,加入足量鹽酸,待固體全部溶解后,要從溶液中獲取MgCl2·6H2O晶體,需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作依次為_________________(填編號)。
A.蒸餾 B.蒸發(fā) C.冷卻結(jié)晶 D.過濾
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【題目】短周期主族元素W、X、Y、Z、R 原子序數(shù)依次增大。由W、X、Y、R組成的一種化合物a在加熱時(shí)完全分解為三種產(chǎn)物,其中一種產(chǎn)物b是能使品紅溶液褪色的氣體,另一種產(chǎn)物c是能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體。金屬單質(zhì)Z在空氣中燃燒生成的化合物可與水發(fā)生反應(yīng)生成氣體。下列說法正確的是
A. 簡單離子的半徑: X < Z < R
B. X的簡單氫化物比Y的穩(wěn)定
C. a、b、c中均含有極性共價(jià)健,且 a屬于電解質(zhì),b和c都屬于非電解質(zhì)
D. W、X、Y、R四種元素形成的化合物一定會促進(jìn)水的電離
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【題目】下列裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/span>
A. 碳酸氫鈉溶液直接蒸干得到碳酸氫鈉固體
B. 制備Fe(OH)2
C. 除去CO2中含有的少量HCl
D. 配制100mL 0.1mol/L的稀硫酸
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