【題目】以氧化鋁為原料,通過碳熱還原法可合成氮化鋁(AlN);通過電解法可制取鋁。電解鋁時陽極產(chǎn)生的CO2,可通過二氧化碳甲醇化再利用。請回答:

1)已知:2Al2O3s)=4Alg+3O2g)△H1+3 351kJmol1

2Cs+O2g)=2COg)△H2=﹣221kJmol1

2Alg+N2g)=2AlNs)△H3=﹣318kJmol1

則碳熱還原Al2O3合成氮化鋁的總熱化學(xué)方程式為_____。

2)在常壓,Ru/TiO2催化下,CO2H2混合氣體(體積比14,總物質(zhì)的量a mol)進行反應(yīng),測得CO2的轉(zhuǎn)化率、CH4CO的選擇性隨溫度的變化情況分別如圖1和圖2所示(選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成CH4CO的百分比)。

反應(yīng)Ⅰ:CO2g+4H2gCH4g+2H2Og)△H1

反應(yīng)Ⅱ:CO2g+H2gCOg+H2Og)△H2

①下列說法不正確的是_____(填序號)。

A.△H1小于零

B.溫度可影響產(chǎn)物的選擇性

CCO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減少

D.其他條件不變將CO2H2的初始體積比改變?yōu)?/span>13,可提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率

350℃時,反應(yīng)Ⅰ在t1時刻達到平衡,平衡時容器的體積為VL.則該溫度下反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)為____(用a、V表示)。

350℃時,CH4的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。畫出400℃時,0t1時間段內(nèi),CH4的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線。____

3CO2H2在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2g+3H2gCH3OHg+H2Og),平衡常數(shù)K .在容積為2L的密閉容器中,充入2 mol CO26 mol H2,恒溫恒容時達到平衡。相同條件下,在另一個2 L的密閉容器中充入a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH、d mol H2Og),要使兩容器達到相同的平衡狀態(tài),且起始時反應(yīng)逆向進行,則d的取值范圍為_____。

4)研究表明,CO2可以在硫酸溶液中用情性電極電解生成甲醇,則生成甲醇的電極反應(yīng)式為_____。

【答案】3Cs+Al2O3s+N2g)=2AlNs+3COg)△H=△H1× +H2× +H3+1026 kJmol1 。 CD 1d2 。 CO2+6H++6e═CH3OH+H2O 。

【解析】

1)已知:①2Al2O3s)=4Alg+3O2gH13 351 kJmol1,

2Cs+O2g)=2COgH2=﹣221 kJmol1,

2Alg+N2g)=2AlNsH3=﹣318 kJmol1,

根據(jù)蓋斯定律①×+×+③即得到碳熱還原Al2O3合成AlN的總熱化學(xué)方程式是3Cs+Al2O3s+N2g)=2AlNs+3COgHH1×+H2×+H3+1026 kJmol1;

2)①A、圖1中,二氧化碳轉(zhuǎn)化率先增大是反應(yīng)正向進行,到一定溫度達到平衡狀態(tài),升溫平衡逆向移動,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),H40,故A正確;

B、圖2分析可知,圖中曲線變化趨勢隨溫度升高到400℃以上,CH4CO選擇性受溫度影響,甲烷減少,一氧化碳增多,溫度可影響產(chǎn)物的選擇性,故B正確;

C、二氧化碳轉(zhuǎn)化率先增大是反應(yīng)正向進行未達到平衡狀態(tài),達到平衡狀態(tài)后隨溫度升高二氧化碳轉(zhuǎn)化率減小,選故C錯誤;

D、CO2H2混和氣體(體積比14,總物質(zhì)的量a mol)進行反應(yīng),將CO2H2的初始體積比改變?yōu)?/span>13,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小,故D錯誤;

②在常壓、Ru/TiO2催化下,CO2H2混和氣體(體積比14,總物質(zhì)的量a mol)進行反應(yīng),350℃時,反應(yīng)t1時刻達到平衡,平衡時容器體積為VL,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為80%,

CO2g+4H2gCH4g+2H2Og

起始(mol 0.2a 0.8a 0 0

變化(mol 0.16a 0.64a 0.16a 0.32a

平衡(mol 0.04a 0.16a 0.16a 0.32a

反應(yīng)的平衡常數(shù)K

③反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小,由圖分析可知,接近72.5%,甲烷的物質(zhì)的量減小,小于350℃時甲烷的物質(zhì)的量,達到平衡所需要時間縮短,

CO2g+4H2gCH4g+2H2Og

起始量(mol 0.2a 0.8a 0 0

變化量(mol 0.145a 0.58a 0.145a 0.29a

平衡量(mol 0.055a 0.22a 0.145a 0.29a

達到平衡狀態(tài)甲烷0.145amol,升高溫度加快反應(yīng)速率,達到平衡所需要時間縮短,據(jù)此畫出圖象為:

3CO2H2在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2g+3H2gCH3OHg+H2Og),平衡常數(shù)K ,在容積為2L的密閉容器中,充入2 mol CO26 mol H2,恒溫恒容時達到平衡,設(shè)平衡時轉(zhuǎn)化的CO2的物質(zhì)的量為x,

CO2g+3H2gCH3OHg+H2Og),

初始(mol2 6 0 0

轉(zhuǎn)化(molx 3x x x

平衡(mol2x 63x x x

則平衡常數(shù)K ,解得:x1,即平衡時H2Og)的物質(zhì)的量為1mol;

相同條件下,在另一個2L的密閉容器中充入a mol CO2、b mol H2c mol CH3OH、d mol H2Og),要使兩容器達到相同的平衡狀態(tài),且起始時反應(yīng)逆向進行,說明兩個平衡互為等效平衡,則必須滿足:ab13,a+d2cd,當反應(yīng)物只有甲醇和水時,d的物質(zhì)的量最大,最大為2mol;平衡時水的物質(zhì)的量為1mol,若要使平衡向逆向移動,則d1mol,所以d的范圍為:1d2

4CO2可以在酸性水溶液中電解生成甲醇,結(jié)合電荷守恒和原子守恒配平生成甲醇的電極反應(yīng)式為:CO2+6H++6e═CH3OH+H2O。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】釩是一種重要的金屬材料,其用途之一是制備催化劑,如接觸法生產(chǎn)硫酸中使用的催化劑(主要成分V2O5V2O4)。利用廢催化劑回收制備V2O5的工藝流程如下:

已知:20℃時,NH4VO3Ksp=1.68×102

回答下列問題:

(1)步驟①為提高浸取效率采取的方法有___________(任寫兩條)

(2)步驟②中反應(yīng)的氧化劑是___________

(3)步驟③中ClO3被還原為Cl,該反應(yīng)的離子方程式為__________

(4)步驟④中,離子交換效率與pH的關(guān)系如右圖,為提高交換效率應(yīng)控制的pH范圍是___________

(5)步驟⑤所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________。若母液中NH4+的濃度為1.0mol/L,則c(VO3)=___________。

(6)全釩電池是以溶解在一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子(V2+V3+、VO2+、VO2+)為電極反應(yīng)的活性物質(zhì)。一種全釩電池原理如下圖,放電時H+從右向左移動。寫出充電時陽極的電極反應(yīng)式___________,當轉(zhuǎn)移0.1mol電子時,轉(zhuǎn)移H+的物質(zhì)的量為___________mol。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某離子反應(yīng)中涉及H2O、ClO-、NH4+H+、N2Cl- 六種粒子。其中N2的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。下列判斷正確的是

A. 該反應(yīng)的還原劑是Cl-

B. 消耗1 mol還原劑,轉(zhuǎn)移6 mol電子

C. 氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2:3

D. 反應(yīng)后溶液的酸性明顯增強

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】運用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、硫等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義。

(1)硫酸生產(chǎn)過程中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),平衡混合體系中SO3的百分含量和溫度的關(guān)如圖所示,根據(jù)如圖回答下列問題:

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)__________反應(yīng)(填吸熱”“放熱”)。

②一定條件下,將SO2O2以體積比為2︰1置于一體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),能說明該反應(yīng)已達到平衡的是________(填選項字母)。

a.體系的密度不發(fā)生變化

b.SO2SO3的體積比保持不變

c.體系中硫元素的質(zhì)量分數(shù)不再變化

d.單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移4 mol電子,同時消耗2 mol SO3

e.容器內(nèi)的氣體分子總數(shù)不再變化

V2O5可作為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的催化劑,催化循環(huán)機理可能為:V2O5氧化SO2時,自身被還原為四價釩氧化物;四價釩氧化物再被氧氣氧化為V2O5。寫也該催化循環(huán)機理的化學(xué)方程式__________,________

(2)一定條件下,合成氨反應(yīng)為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。圖1表示在2 L的密閉容器中反應(yīng)時N2的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線。圖2表示在其他條件不變的情況下,改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對此反應(yīng)平衡的影響。

①由圖1信息,從11 min起其他條件不變,壓縮容器的體積為1 L,則n(N2)的變化曲線為________(“a”“b”“c”“d”,下同);增加氮氣的物質(zhì)的量,則n(N2)的變化曲線為________。

②由圖2信息,a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中,反應(yīng)物N2的轉(zhuǎn)化率最高的是________點,T2____T1(“>”“=”“<”)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】臭氧層是地球生命的保護傘,臭氧比氧氣具有更強的氧化性。實驗室可將氧氣通過高壓放電管來制取臭氧:3O22O3。

(1)若上述反應(yīng)中有30%的氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧,求所得混合氣體的平均摩爾質(zhì)量______(保留一位小數(shù))。

(2)將8 L氧氣通過放電管后,恢復(fù)到原狀況,得到氣體6.5 L,求其中臭氧的體積___________。

(3)加熱條件下,O3、O2都能與銅粉反應(yīng),實驗室中將氧氣和臭氧的混合氣體0.896 L(標準狀況下)通入盛有20.0 g銅粉的反應(yīng)器中,充分加熱后,混合氣體被完全吸收,粉末的質(zhì)量變?yōu)?/span>21.6 g。求原混合氣體中臭氧的體積分數(shù)___________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】工業(yè)上生產(chǎn)尿素的過程中會生成氨基甲酸銨。氨基甲酸銨加熱時易分解,在潮濕空氣中易水解。完成下列填空:

一定溫度下,n mol氨基甲酸銨在VL密閉真空容器中分解

實驗測得不同溫度下容器內(nèi)的平衡總壓強如下表:

溫度

平衡總壓強

根據(jù)上表判斷,反應(yīng)中Q______填寫,判斷依據(jù)是______

能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是______填序號。

不再變化

b.

混合氣體的平均分子質(zhì)量不再變化

混合氣體的密度不再變化

寫出該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達式______。時,反應(yīng)t分鐘后固體的物質(zhì)的量減少一半,t分鐘內(nèi)用表示的化學(xué)反應(yīng)速率______。

氨基甲酸銨在潮濕空氣中可水解得到氨水和碳酸氫銨。、、都是重要的氮肥。

時,濃度均為的氨水與NaOH溶液,下列說法錯誤的是______。

兩溶液導(dǎo)電能力不同

b.兩溶液不同

兩溶液中水的電離程度不同

兩溶液中水的離子積不同

同溫度、同濃度的溶液和溶液中,較小的是______溶液,其原因是______。

時,向一定量飽和溶液中加入與溶質(zhì)等物質(zhì)的量的NaCl固體,充分反應(yīng)后,根據(jù)圖判斷,此時溶液中離子濃度最大的是______。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】如圖所示,氣缸體積一定,內(nèi)部被活塞隔成ABC三部分,活塞可以自由移動。常溫下,A中充入4g氫氣, B中充入16g氧氣,C中充入4g氦氣。

1)當活塞不移動時,求A、B、C三部分體積比VA:VB:VC____

2)拿走AB之間的活塞,讓氫氣和氧氣充分混合用電火花點燃,恢復(fù)到原來的溫度,通過計算,判斷活塞停止的位置。(用線上數(shù)字表示)____

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】A、B、CD、EF六種元素,它們的相關(guān)信息如下表:

元素代號

相關(guān)信息

A

最外層的電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3

B

海水中含量第一位的金屬元素

C

L層得1個電子后成為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

D

二價陰離子核外有18個電子

E

失去一個電子后就成為一個原子

F

單質(zhì)為大氣中含量最多的氣體

請?zhí)顚懴铝锌崭瘢?/span>

1A原子的電子式:_______________________________。

2B離子的結(jié)構(gòu)示意圖:__________________________,與B離子質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)均相同的微粒可能是____________________________________(寫出兩種,用微粒符合表示)。

3C元素的名稱:________,C原子中能量最高的電子位于第________層。

4D的二價陰離子的電子式:___________________________D元素的某種同位素原子質(zhì)量數(shù)為34,該原子核內(nèi)的中子數(shù)為______________。

5AE、F三種元素能相互形成多種類別的物質(zhì),其中屬于共價化合物為________,離子化合物為________(各寫出一種物質(zhì)即可)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知H2S是一種二元弱酸,回答以下問題:

(1)0.1mol/L NaHS溶液顯堿性,則c(S2)___________c(H2S)(填大于” ,“小于等于” ) 。

(2)常溫下,向0.2 mol/LH2S溶液中逐滴滴入0.2 mol/L NaOH溶液至中性,此時溶液中以下所示關(guān)系一定正確的是________。

A.c(H)·c(OH)=1×1014

B.c(Na)=c(HS)+2c(S2)

C.c(Na) > c(HS)+c(S2)+c(H2S)

D.c(H2S) > c(S2)

(3)已知常溫下,CaS飽和溶液中存在平衡:CaS(s)Ca2(aq)+S2(aq) ΔH>0。

溫度升高時,Ksp________ (增大”、“減小不變下同)。

滴加少量濃鹽酸,c(Ca2)________,原因是______________________________________________(用文字和離子方程式說明)。

(4)若向CaS懸濁液中加入Cu(NO3)2溶液,生成一種黑色固體物質(zhì),寫出該過程中反應(yīng)的離子方程式___________________________________________________________。

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