【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(shí)陽極產(chǎn)生的CO2,可通過二氧化碳甲烷化再利用。

請(qǐng)回答:

⑴已知:2Al2O3(s)=4Al(g)+3O2(g) △H1=3351 kJ·mol-1

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-221 kJ·mol-1

2Al(g) + N2(g)=2AlN(s) △H3=-318 kJ·mol-1

碳熱還原Al2O3合成AlN的總熱化學(xué)方程式是_____,該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件____________。

(2)在常壓,Ru/TiO2催化下,CO2和H2混合氣體(體積比1:4,總物質(zhì)的量a mol)進(jìn)行反應(yīng),測得CO2轉(zhuǎn)化率、CH4和CO選擇性隨溫度變化情況分別如圖1和圖2所示(選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成CH4或CO的百分比)。

反應(yīng)I CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H1

反應(yīng)II CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2

①下列說法不正確的是_____

A. △H1小于零

B.溫度可影響產(chǎn)物的選擇性

C.CO2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CO2和H2的初始體積比改變?yōu)?:3,可提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率

②350℃時(shí),反應(yīng)I在t1時(shí)刻達(dá)到平衡,平衡時(shí)容器體積為VL,該溫度下反應(yīng)I的平衡常數(shù)為________(用a、V表示)。

③350℃下CH4物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖3所示。畫出400℃下0~t1時(shí)刻CH4物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線。________

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,CO2可以在堿性水溶液中電解生成甲烷,生成甲烷的電極反應(yīng)式是__________。

【答案】 3C(s)+Al2O3(s)+N2(g)=2AlN(s)+3CO(g) △H=1026kJmol 高溫自發(fā) AD 625V2/a2 CO32-+8e-+7H2O=CH4+10OH-

【解析】⑴已知:①2Al2O3(s)=4Al(g)+3O2(g) H1=+3351 kJ·mol-1,②2C(s)+O2(g)=2CO(g) H2=-221 kJ·mol-1,③2Al(g) + N2(g)=2AlN(s) H3=-318 kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律①/2+②×3/2+③即得到碳熱還原Al2O3合成AlN的總熱化學(xué)方程式是3C(s)+Al2O3(s)+N2(g)=2AlN(s)+3CO(g) △H=+1026kJmol。正反應(yīng)是吸熱的熵變?cè)黾拥姆磻?yīng),因此該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件高溫。(2)①A. 根據(jù)圖像可知CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減少,升高溫度轉(zhuǎn)化率升高,正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),H1大于零。后來降低,根據(jù)2 可知是由于選擇性造成的,A錯(cuò)誤;B.根據(jù)2可判斷溫度可影響產(chǎn)物的選擇性,B正確;C.根據(jù)圖像可知CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減少,C正確;D.其他條件不變,增大氫氣的濃度可提高CO2轉(zhuǎn)化率,D錯(cuò)誤,答案選AD。②350℃時(shí),反應(yīng)It1時(shí)刻達(dá)到平衡,平衡時(shí)容器體積為VL,此時(shí)CO此時(shí),則

CO2(g)+4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g)

起始量(mol) 0.2a 0.8a 0 0

轉(zhuǎn)化量mol 0.16a 0.64a 0.16a 0.32a

平衡量(mol) 0.04a 0.16a 0.16a 0.32a

該溫度下反應(yīng)I的平衡常數(shù)為=625V2/a2

③根據(jù)圖1可知400℃下時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率降低,生成的甲烷減少,則0~t1時(shí)刻CH4物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線為CO2可以在堿性水溶液中電解生成甲烷,反應(yīng)中碳元素化合價(jià)降低,在陰極生成甲烷,電極反應(yīng)式是CO32-+8e-+7H2O=CH4+10OH-

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(1)在中和滴定的過程中有如下操作:①用標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗滴定管 ②往滴定管內(nèi)注入標(biāo)準(zhǔn)溶液 ③檢查滴定管是否漏水 ④滴定 ⑤洗滌,則在操作過程中正確的順序是__________________。(寫序號(hào))

(2)選用的指示劑是 。(a、石蕊 b、甲基橙)

(3)用標(biāo)準(zhǔn)的鹽酸溶液滴定待測的氫氧化鈉溶液時(shí),左手把握酸式滴定管的活塞,右手搖動(dòng)錐形瓶,眼睛注視______________________。

(4)下列操作中可能使所測氫氧化鈉溶液的濃度數(shù)值偏低的是_______________。

A.酸式滴定管未用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液潤洗就直接注入標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液

B.滴定前盛放氫氧化鈉溶液的錐形瓶用蒸餾水洗凈后沒有干燥

C.酸式滴定管在滴定前有氣泡,滴定后氣泡消失

D.讀取鹽酸體積時(shí),開始仰視讀數(shù),滴定結(jié)束時(shí)俯視讀數(shù)

(5)若滴定開始和結(jié)束時(shí),酸式滴定管中的液面如圖所示,請(qǐng)將數(shù)據(jù)填入下面表格的空白處。

滴定次數(shù)

待測氫氧化鈉溶液的體積/ mL

0.1000 mol/L 鹽酸的體積/ mL

滴定前刻度

滴定后刻度

溶液體積/ mL

第一次

25.00

第二次

25.00

2.00

28.08

26.08

第三次

25.00

0.22

26.34

26.12

(6)請(qǐng)根據(jù)上表中數(shù)據(jù)列式計(jì)算該氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度:c(NaOH)= 。

(7)滴定終點(diǎn)的判定依據(jù)是

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