【題目】CO2和CH4是兩種重要的溫室氣體,通過CH4和CO2反應制造更高價值化學品是目前的研究目標。
(1)250 ℃時,以鎳合金為催化劑,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,發(fā)生如下反應:
CO2 (g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。
平衡體系中各組分體積分數(shù)如下表:
物質(zhì) | CH4 | CO2 | CO | H2 |
體積分數(shù) | 0.1 | 0.1 | 0.4 | 0.4 |
①此溫度下該反應的平衡常數(shù)K=____________。
②已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)===CO2(g)+H2 (g) =2.8 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) =-566.0 kJ·mol-1
反應CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) 的ΔH=_____________。
(2)以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑,可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。
①在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如下圖所示。250~300 ℃時,溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是___________________________________________________________________。
②為了提高該反應中CH4的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是____________________________________。
③將Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的離子方程式為________________________________________________。
(3)①Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果尋找吸收CO2的其他物質(zhì),下列建議合理的是________(填字母)。
a.可在堿性氧化物中尋找
b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找
c.可在具有強氧化性的物質(zhì)中尋找
②Li2O吸收CO2后,產(chǎn)物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、釋放CO2。原理是在500 ℃,CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3;平衡后加熱至700 ℃,反應逆向進行,放出CO2,Li4SiO4再生,說明該原理的化學方程式是_________________________________________。
(4)利用反應A可將釋放的CO2轉(zhuǎn)化為具有工業(yè)利用價值的產(chǎn)品。
反應A:CO
高溫電解技術(shù)能高效實現(xiàn)反應A,工作原理示意圖如下:
CO2在電極a放電的反應式是________________________________________________。
【答案】 64 247.3 kJ·mol-1 溫度超過250 ℃時,催化劑的催化效率降低 增大反應壓強或增大CO2的濃度 3Cu2Al2O4+32H++2NO===6Cu2++ 6Al3++2NO↑+16H2O ab CO2 + Li4SiO4Li2CO3 + Li2SiO3 CO2+2e- ===CO+O2-
【解析】(1)① CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)
起始(mol) 6 60 0
反應(mol) XX2X 2X
平衡(mol)6-X 6-X2X2X
由CH4的體積分數(shù)為0.1,則=0.1,解得X=4,所以①K==64;
②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJmol-1 ①
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=2.8kJmol-1②
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJmol-1 ③
根據(jù)蓋斯定律,由①+②×2-③×2得,CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)△H=-890.3kJmol-1+2.8kJmol-1×2+566.0kJmol-1×2=+247.3kJmol-1;
(2)①溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低,所以溫度升高而乙酸的生成速率降低;
②增大反應壓強、增大CO2的濃度,平衡正向移動,反應物轉(zhuǎn)化率增大;
③Cu2Al2O4拆成氧化物的形式:Cu2OAl2O3,與酸反應生成離子方程式:3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O;
(3)①a.Li2O、Na2O、MgO均屬于堿性氧化物,均能吸收酸性氧化物CO2,可在堿性氧化物中尋找吸收CO2的其他物質(zhì),故a正確;b.Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2,鈉、鎂、鋁為ⅠA、ⅡA族元素,所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找吸收CO2的其他物質(zhì),故b正確;c.Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2,但它們都沒有強氧化性,且吸收二氧化碳與氧化還原無關,故c錯誤;故答案為ab;
②在500℃,CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3,反應物為CO2與Li4SiO4,生成物有Li2CO3,根據(jù)質(zhì)量守恒可知產(chǎn)物還有Li2SiO3,所以化學方程式為:CO2+Li4SiO4
Li2CO3+Li2SiO3;
(4)二氧化碳在a極得到電子發(fā)生還原反應生成一氧化碳同時生成氧離子,反應電極反應式為:CO2+2e-═CO+O2-。
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【題目】圖1所示的轉(zhuǎn)化關系中(具體反應條件略),a、b、c和d分別為四種短周期元素的常見單質(zhì),其余均為它們的化合物,i的溶液為常見的酸,a的一種同素異形體的晶胞如圖2所示;卮鹣铝袉栴}:
(1)圖2對應的物質(zhì)名稱是___________,其晶胞中的原子數(shù)為_________________。
(2)圖1中由兩種元素組成的物質(zhì)中,沸點最高的是___________,原因是___________,該物質(zhì)的分子構(gòu)型為 ___________,
(3)k的分子式為___________,中心原子的雜化軌道類型為___________,屬于________分子(填“極性”或“非極性”)
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【題目】已知1 mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出242 kJ的能量,且氧氣中1 mol O===O鍵完全斷裂時需要吸收496 kJ的能量,水蒸氣中1 mol H—O鍵形成時放出463 kJ的能量,則氫氣中1 mol H—H鍵斷裂時吸收的能量為
A.436 kJ B.557 kJ C.920 kJ D.181 kJ
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【題目】硫酸是一種重要的化學試劑。某實驗小組的同學利用濃硫酸制取二氧化硫并探究其性質(zhì)。請按要求回答下列問題。
(1)上圖裝置中的儀器a的名稱是______________。
(2)將產(chǎn)生的二氧化硫通入品紅溶液中,可觀察到的現(xiàn)象是______________。
(3)上述實驗所產(chǎn)生的二氧化硫尾氣需用____________溶液吸收。
(4)現(xiàn)用18 mol/L的濃硫酸來配制500 mL 1.8 mol/L的硫酸溶液,所需濃硫酸的體積為_____mL,配制時可供選擇的儀器有:①玻璃棒、跓、勰z頭滴管、芰客。上述儀器中,還缺少的一種儀器是__________(填數(shù)字代號)。
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【題目】北京大學和中國科學院的化學工作者已成功研制出堿金屬與C60形成的球碳鹽K3C60,實驗測知該物質(zhì)屬于離子化合物,具有良好的超導性。下列有關分析正確的是( )
A.K3C60中只有離子鍵 B.K3C60中不含共價鍵
C.該晶體在熔融狀態(tài)下能導電 D.C60與12C互為同素異形體
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【題目】下列說法正確的是( )
A.甲烷和Cl2的反應與乙烯和Br2的反應屬于同一類型的反應
B.分子式為C4H7ClO2,可與NaHCO3產(chǎn)生CO2的有機物可能結(jié)構(gòu)有3種
C.分子中至少有11個碳原子處于同一平面上
D.1mol有機物一定條件下能和7molNaOH反應。
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【題目】鉛蓄電池有廣泛的應用,由方鉛礦(PbS)制備鉛蓄電池電極材料(PbO2)的方法如下:
査閱資料:①PbCl2(s)+2Cl-(aq) PbCl42-(aq) △H>0
②Fe3+、Pb2+以氫氧化物形式開始沉淀時的PH值分別為1.9、7.0
③不同溫度和濃度的食鹽溶液中PbCl2的溶解度(g L-1):
| 20 | 40 | 60 | 100 | 180 | 260 | 300 |
13 | 3 | 1 | 0 | 0 | 3 | 9 | 13 |
50 | 8 | 4 | 3 | 5 | 10 | 21 | 35 |
100 | 17 | 11 | 12 | 15 | 30 | 65 | 95 |
(1)步驟I中FeCl3溶液與PbS反應生成PbCl2和S的化學方程式為__________________;
加入鹽酸控制pH小于1.0的原因是________。
(2)步驟II中浸泡溶解時采用95℃和飽和食鹽水的目的分別是____________、_____________。
(3)步驟III中將濾液B蒸發(fā)濃縮后再用冰水浴的原因是__________(請用平衡移動原理解釋)。
(4)步驟IV需用溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為20%、密度為1.22 g·cm-3的硫酸溶液,現(xiàn)用溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為98.3%、密度為1.84 g·cm-3的濃硫酸配制,需用到的玻璃儀器有___________ (填相應的字母)。
A.燒杯 B.量筒 C.容量瓶 D.錐形瓶 E.玻璃棒 F.膠頭滴管
(5)用鉛蓄電池為電源,采用電解法分開處理含有Cr2O72-及含有NO2-的酸性廢水(最終Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3, NO2-轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)),其裝置如下圖所示。
①左池中Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+的離子方程式是__________________。
②當陰極區(qū)消耗2 mol NO2-時,右池減少的H+的物質(zhì)的量為______________ mol。
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【題目】下列敘述正確的是
A.SO2具有還原性,故可作漂白劑
B.Na的金屬活性比Mg強,故可用Na與MgCl2溶液反應制Mg
C.HClO見光會分解,故氯水保存在棕色試劑瓶中
D.Fe在Cl2中燃燒生成FeCl3,故在與其它非金屬反應的產(chǎn)物中的Fe也顯+3價
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