【題目】近年科學家提出“綠色自由”構想。把含有大量CO2的空氣吹入K2CO3溶液中,再把CO2從溶液中提取出來,并使之與H2反應生成可再生能源甲醇。其工藝流程如圖所示:
(1)分解池中主要物質是_______________。(填化學式)
(2)在合成塔中,若有4400g CO2與足量H2反應,生成氣態(tài)的H2O和甲醇,可放出5370kJ的熱量,該反應的熱化學方程式為_______________________________________。
(3)該工藝體現(xiàn)了“綠色自由”構想的“綠色”理念的方面有_______________________(任答一條)。
(4)一定條件下,往2 L恒容密閉容器中充入1mol CO2和3mol H2,在不同催化劑作用下發(fā)生反應I、反應II與反應III,相同時間內CO2的轉化率隨溫度變化如下圖所示:
(圖中c點的轉化率為66.67%,即轉化了2/3)
①催化劑效果最佳的反應是_________(填“反應I”、“反應II”、“反應III”)。同一種催化劑,溫度越高,催化效果____(填“不變”、“增強”、“減弱”),分析其原因可能是_________(填字母)。
A.溫度升高,平衡逆向移動 B.溫度升高,催化劑失活
C.溫度升高,催化劑脫附率增加 D.溫度升高,平衡常數(shù)減小
②b點v(正)______v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
③若此反應在a點時已達平衡狀態(tài),a點的轉化率比c點高的原因是__________。
④c點時該反應的平衡常數(shù)K=______。
(5)科學家還研究了其它轉化溫室氣體的方法,利用下圖所示裝置可以將CO2轉化為氣體燃料CO。該裝置工作時,N電極的電極反應式為___________________________,若導線中通過電子為a mol,則M極電解質溶液中H+改變量為________mol。
【答案】 KHCO3 CO2(g)+3H2(g) = H2O(g)+CH3OH(g) ΔH=-53.7 kJ/mol 減少大氣污染并產生清潔能源甲醇;可循環(huán)使用;能量可以循環(huán)利用,低碳經濟都體現(xiàn)了“綠色自由”構想中的“綠色” 反應I 減弱 BC > 該反應正反應方向為放熱反應,溫度升高,平衡逆向移動,轉化率降低 5.33 L2mol-2 CO2+2e-+2H+=CO+H2O 0
【解析】(1)吸收池中盛有飽和碳酸鉀溶液,吸收空氣中的二氧化碳,轉化為KHCO3;(2)1mol二氧化碳反應放出熱量為5370kJ×=53.7kJ,該反應的熱化學方程式為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-53.7KJ/mol;(3)減少大氣中并產生清潔能源甲醇;可循環(huán)使用;能量可以循環(huán)利用,低碳經濟等都體現(xiàn)了“綠色自由”構想中的“綠色”;(4)①由圖象知:反應Ⅰ在較低溫度T3時CO2就達到80%的轉化率,催化劑效果最佳的反應是反應Ⅰ;②T3的b點時,反應未達到限度,故v(正)>v(逆);③該反應為放熱反應,T4反應已經達到平衡,升高溫度到T5平衡向逆反應移動,從而使CO2的轉化率降低.T4的a點轉化率比T5的c點高;
④c點時, CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始(mol/L):0.6 1.8 0 0
轉化(mol/L):0.6× 0.6×2 0.6× 0.6×
平衡(mol/L):0.2 0.6 0.4 0.4
在溫度為T5時,該反應的平衡常數(shù)K===3.70;(5)該裝置中,根據(jù)電子流向知,M是負極,N是正極,正極得電子發(fā)生還原反應,反應式為CO2+2e-+2H+=CO+H2O;M電極反應式為2H2O-4e-=O2↑+4H+,總反應式為2CO2 =2CO+O2,故若導線中通過電子為a mol,則M極電解質溶液中H+改變量為0mol。
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【題目】下圖是采用新能源儲能器件將CO2轉化為固體產物,實現(xiàn)CO2的固定和儲能靈活應用的裝置。儲能器件使用的Li-CO2電池組成為釕電極/CO2-飽和LiClO4-DMSO電解液/鋰片。下列說法正確的是
A. Li-CO2電池電解液由LiClO4和DMSO溶于水得到
B. CO2的固定中,每轉移8mole-,生成3mol氣體
C. 過程Ⅱ中電能轉化為化學能
D. 過程Ⅰ的釕電極的電極反應式為2Li2CO3+C-4e-=4Li++3CO2↑
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【題目】金剛烷是一種重要的化工原料,工業(yè)上可通過下列途徑制備:
請回答下列問題:
(1)環(huán)戊二烯分子中最多有 __________個原子共平面;
(2)金剛烷的分子式為 ____________ ;
(3)下面是以環(huán)戊烷為原料制備環(huán)戊二烯的合成路線:
其中,反應①的產物名稱是 __________,反應②的反應試劑和反應條件是 __________。
(4)已知烯烴能發(fā)生如下反應:
請寫出下列反應產物的結構簡式:
____________________________________。
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【題目】我國科研人員研制出一種室溫“可呼吸”Na-CO2電池。放電時該電池“吸入”CO2,充電時“呼出”CO2。吸入CO2時,其工作原理如右圖所示。吸收的全部CO2中,有轉化為Na2CO3固體沉積在多壁碳納米管(MWCNT)電極表面。下列說法正確的是( )
A. “吸入”CO2時,鈉箔為正極
B. “吸入”CO2時的正極反應:4Na++ 3CO2+ 4e-= 2Na2CO3+ C
C. “呼出”CO2時,Na+向多壁碳納米管電極移動
D. 標準狀況下,每“呼出”22.4 L CO2,轉移電子數(shù)為0.75 mol
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【題目】膠體區(qū)別于其他分散系的本質特征是( 。
A.產生丁達爾現(xiàn)象
B.分散質粒子直徑 在1﹣100nm之間
C.膠體微粒不能透過半透膜
D.加熱會聚沉
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【題目】一定條件下,CH4與 H2O(g)發(fā)生反應:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),設起始=Z,在恒壓下,平衡時φ(CH4)的體積分數(shù)與 Z 和 T(溫度)的關系如圖所示。下列說法正確的是
A. 該反應的焓變 ΔH>0
B. 圖中 Z 的大小為 a>3>b
C. 圖中 X 點對應的平衡混合物中
D. 溫度不變時,圖中X 點對應的平衡在加壓后φ(CH4)減小
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【題目】第23號元素釩在地殼中的含量大約為0.009%,在過渡元素中僅次于Fe、Ti、Mn、Zn,排第五位。我國四川攀枝花地區(qū)蘊藏著極其豐富的釩鈦磁鐵礦。
(1)釩在周期表中的位置為__________,電子占據(jù)的最高能層的軌道形狀為__________。
(2)在地殼中含量最高的五種過渡金屬元素Fe、Ti、Mn、Zn、V中,基態(tài)原子核外單電子數(shù)最多的是__________。
(3)過渡金屬可形成許多羰基配合物,即CO作為配體形成的配合物。
①CO的等電子體有N2、CN-、__________(任寫一個)等。
②CO作配體時,配位原子是C而不是O,其原因是__________。
(4)過渡金屬配合物常滿足“18電子規(guī)則”,即中心原子的價電子數(shù)加上配體提供的電子數(shù)之和等于18,如[Fe(CO)5]、[Mn(CO)5]-等都滿足這個規(guī)則。
①下列釩配合物中,釩原子滿足18電子規(guī)則的是__________。
A.[V(H2O)6]2+ B.[V(CN)6]4- C.[V(CO)6]- D.[V(O2)4]3-
②化合物的熔點為138 ℃,其晶體類型為__________;已知該化合物滿足18電子規(guī)則,其配體“”中的大π鍵可表示為__________。
(5)VCl2(熔點1027 ℃)和VBr2(熔點827 ℃)均為六方晶胞,結構如圖所示。
①VCl2和VBr2兩者熔點差異的原因是__________。
②設晶體中陰、陽離子半徑分別為r-和r+,該晶體的空間利用率為__________(用含a、c、r+和r-的式子表示)。
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【題目】將一定質量的Mg和Al混合物投入到200mL稀硫酸中,固體全部溶解后,向所得溶液中滴加NaOH溶液至過量,生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液的體積關系如圖所示。則下列說法不正確的是
A. Mg和Al的總質量為9g
B. 最初20mLNaOH溶液用于中和過量的稀硫酸
C. NaOH溶液物質的量濃度為5mol·L-1
D. 生成的氫氣在標準狀況下的體積為11.2L
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【題目】工業(yè)上以CH4為原料制備H2的原理為CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。在一定條件下向a、b兩個恒溫恒容的密閉容器中均通入1.1molCH4(g)和1.1molH2O(g),測得兩容器中CO的物質的量隨時間的變化曲線分別為a和b。已知容器a的體積為10L,溫度為Ta,下列說法不正確的是
A. 容器a中CH4從反應開始到怡好平衡時的平均反應速率為0.025mol·L-1·min-1
B. a、b兩容器的溫度可能相同
C. 在達到平衡前,容器a的壓強逐漸增大
D. 該反應在Ta溫度下的平衡常數(shù)為27(mol·L-1)2
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