【題目】沼氣的主要成分是CH4,還含有CO2、H2S等。Jo De Vrieze等設(shè)計(jì)了利用膜電解法脫除沼氣中的CO2和H2S,并將陰極處理后氣體制成高純度生物甲烷,其流程如圖所示。
(1) 需控制電解槽中陰極室pH>7,其目的是________________。
(2) 陽(yáng)極室逸出CO2和________(填化學(xué)式);H2S在陽(yáng)極上轉(zhuǎn)化為SO42-而除去,其電極反應(yīng)式為___________________。
(3) 在合成塔中主要發(fā)生的反應(yīng)為:
反應(yīng)Ⅰ: CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH1
反應(yīng)Ⅱ: CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2
調(diào)節(jié)=4,充入合成塔,當(dāng)氣體總壓強(qiáng)為0.1 MPa,平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如圖1所示;不同壓強(qiáng)時(shí),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率如圖2所示:
①反應(yīng)CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H=________(用ΔH1、ΔH2表示)。
②圖1中,200~550 ℃時(shí),CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度升高而增大的原因是__________。
③圖2中,相同溫度下,壓強(qiáng)越大,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越大,其原因是___________________;在壓強(qiáng)為10 MPa時(shí),當(dāng)溫度在200~800 ℃范圍內(nèi),隨溫度升高,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率始終減小,其原因是________________________。
【答案】將H2S轉(zhuǎn)化為HS-(S2-),部分CO2轉(zhuǎn)化為HCO3- (CO32-) O2 H2S+4H2O-8e-===10H++SO42- 2ΔH2—ΔH1 ΔH1<0,ΔH2>0,溫度升高時(shí),反應(yīng)Ⅰ向左移動(dòng)增加的CO2的量大于反應(yīng)Ⅱ向右移動(dòng)減少的CO2的量 增大壓強(qiáng),反應(yīng)Ⅱ不移動(dòng),反應(yīng)Ⅰ向正反應(yīng)方向移動(dòng) 反應(yīng)Ⅰ中CO2減小的平衡轉(zhuǎn)化率始終大于反應(yīng)Ⅱ中CO2增大的平衡轉(zhuǎn)化率(或反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中CO2平衡時(shí)的凈轉(zhuǎn)化率呈減小趨勢(shì))
【解析】
(1) 沼氣中的CO2和H2S,需在陰極室中處理達(dá)到合成高純度生物甲烷要求,需控制電解槽中陰極室pH>7,其目的是將H2S轉(zhuǎn)化為HS-(S2-),部分CO2轉(zhuǎn)化為HCO3- (CO32-)。
(2) 陽(yáng)極:2H2O -4e-=4H++O2↑,陽(yáng)極室逸出CO2和O2;H2S在陽(yáng)極上轉(zhuǎn)化為SO42-而除去,其電極反應(yīng)式為H2S+4H2O-8e-=10H++SO42-。
(3) ①反應(yīng)Ⅰ: CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH1,反應(yīng)Ⅱ: CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2,由蓋斯定律,反應(yīng)Ⅱ×2-反應(yīng)Ⅰ,反應(yīng)CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H=2ΔH2—ΔH1。
②圖1中,200~550 ℃時(shí),CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度升高而增大的原因是:ΔH1<0,ΔH2>0,溫度升高時(shí),反應(yīng)Ⅰ向左移動(dòng)增加的CO2的量大于反應(yīng)Ⅱ向右移動(dòng)減少的CO2的量。
③圖2中,相同溫度下,壓強(qiáng)越大,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越大,其原因是:增大壓強(qiáng),反應(yīng)Ⅱ不移動(dòng),反應(yīng)Ⅰ向正反應(yīng)方向移動(dòng);
在壓強(qiáng)為10 MPa時(shí),當(dāng)溫度在200~800 ℃范圍內(nèi),隨溫度升高,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率始終減小,其原因是:反應(yīng)Ⅰ中CO2減小的平衡轉(zhuǎn)化率始終大于反應(yīng)Ⅱ中CO2增大的平衡轉(zhuǎn)化率(或反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中CO2平衡時(shí)的凈轉(zhuǎn)化率呈減小趨勢(shì))。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】氨氣是重要的化工原料。
(1)檢驗(yàn)氨氣極易溶于水的簡(jiǎn)單操作是:收集一試管氨氣,______________。
(2)往飽和食鹽水中依次通入足量的NH3和足量的CO2,生成沉淀的化學(xué)式為_________;過(guò)濾后,使余液盡可能析出較多NH4Cl晶體的方法是:再通入足量的NH3、冷卻并加入________,請(qǐng)說(shuō)明這樣操作為什么可以析出較多NH4Cl的原因:_________________。某NaHCO3晶體中含有NaCl雜質(zhì),某同學(xué)在測(cè)定其中NaHCO3的含量時(shí),稱取5.000g試樣,定容成100mL溶液,用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定(用甲基橙做指示劑),測(cè)定數(shù)據(jù)記錄如下:
滴定次數(shù) | 待測(cè)液(mL) | 0.5000mol/L鹽酸溶液的體積(mL) | |
初讀數(shù) | 終讀數(shù) | ||
第一次 | 20.00 | 1.00 | 21.00 |
第二次 | 20.00 | 如圖Ⅰ | 如圖Ⅱ |
(3)定容過(guò)程中需要用到的儀器有燒杯、玻璃棒、___________和____________。
(4)當(dāng)?shù)味ㄖ?/span>__________________________,即為滴定終點(diǎn);第二次滴定,從圖I圖II顯示消耗的鹽酸溶液體積為_________mL。
(5)該實(shí)驗(yàn)測(cè)定樣品中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__________(保留2位小數(shù))。
(6)若該同學(xué)測(cè)定結(jié)果偏大,請(qǐng)寫出一個(gè)造成該誤差的原因_____________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某同學(xué)按照課本實(shí)驗(yàn)要求,用 50mL 0.50 mol·L-1 的鹽酸與 50mL 0.50 mol·L-1 的NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng),通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量計(jì)算反應(yīng)熱。下列 說(shuō)法中,不正確的是( )
A.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有一定的熱量損失
B.圖中實(shí)驗(yàn)裝置缺少環(huán)形玻璃攪拌棒
C.燒杯間填滿碎紙條的主要作用是固定小燒杯
D.若將鹽酸體積改為 60 mL,理論上所求反應(yīng)熱相等
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列離子方程式錯(cuò)誤的是
A.用硅酸鈉與鹽酸反應(yīng)制備硅膠:SiO32-+2H+=H2SiO3(膠體
B.FeI2溶液中通入少量Cl2:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
C.少量NaHSO4溶液與Ba(OH)2溶液反應(yīng):H++OH-+SO42-+Ba2+=H2O+BaSO4↓
D.FeCl3溶液中通入SO2,溶液黃色褪去:2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】胡椒酚是植物揮發(fā)油的成分之一,它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為: ,請(qǐng)回答:
(1)胡椒酚所含官能團(tuán)的名稱為____。
(2)它能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是___(填序號(hào))。
①氧化反應(yīng) ② 取代反應(yīng) ③ 加成反應(yīng) ④消去反應(yīng) ⑤ 加聚反應(yīng)
(3)1 mol 胡椒酚與氫氣發(fā)生加成反應(yīng),理論上最多消耗____ mol H2。
(4)1 mol 胡椒酚與濃溴水發(fā)生反應(yīng),理論上最多消耗_____mol Br2。
(5)若要制備胡椒酚鈉,可以選擇的試劑是____(填序號(hào))。
① Na ② NaOH ③ NaHCO3 ④ Na2CO3
(6)寫出所有符合下列條件的胡椒酚的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:____。
① 能發(fā)生銀鏡反應(yīng);② 苯環(huán)上有兩個(gè)取代基,且苯環(huán)上的一氯代物有兩種
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】漢黃芩素是傳統(tǒng)中草藥黃芩的有效成分之一,對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷有獨(dú)特作用。下列有關(guān)漢黃芩素的敘述正確的是( )
A.漢黃芩素的分子式為 C16H13O5
B.與足量 H2發(fā)生加成反應(yīng)后,該分子中官能團(tuán)的種類減少 1 種
C.1 mol 該物質(zhì)與溴水反應(yīng),最多消耗 1mol Br2
D.該物質(zhì)遇 FeCl3 溶液顯色
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】短周期元素 a~g 在表中的位置如右表,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)d、e元素常見(jiàn)離子的半徑由大到小的順序?yàn)?/span>(用化學(xué)式表示)__________;b、c兩元素非金屬性較強(qiáng)的是(寫元素符號(hào))_________,寫出能證明這一結(jié)論的一個(gè)化學(xué)方程式_____________。
(2)下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(___)
A.e在 d2 中燃燒,生成e2d
B.加熱熔化eda時(shí)不可用Al2O3坩堝,可用瓷坩堝
C.將 gd2 通入溴水中,溴水褪色,體現(xiàn)了gd2 的漂白性
D.將打磨過(guò)的 f 置于酒精燈上點(diǎn)燃,觀察到f 熔化但未見(jiàn)液滴滴落
(3)上述元素可組成鹽 R:ca4f(gd4)2和鹽S:ca4agd4。
①相同條件下,0.1 mol·L-1鹽R中 c(ca4+) _______(填“=”、 “>”或“<”)0.1 mol·L-1鹽S中c(ca4+)。
②R常用作凈水劑,其原理為(用離子方程式表示)______________。
③向盛有 10 mL 1 mol·L-1鹽S溶液的燒杯中滴加1 mol·L-1 NaOH溶液至中性,則反應(yīng)后各離子濃度由大到小的排列順序是_____________。
④向盛有 10 mL 1 mol·L-1鹽R溶液的燒杯中滴加 1 mol·L-1NaOH溶液 32 mL后,繼續(xù)滴加至35 mL,寫出此時(shí)段(32 mL~35 mL)間發(fā)生的離子方程式:_____________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】藥物瑞德西韋(Remdesivir)對(duì)新冠病毒有明顯抑制作用,化合物 M是合成瑞德西韋的中間體,下列關(guān)于M的說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.核磁共振氫譜共有11個(gè)吸收峰
B.分子中含有3種含氧官能團(tuán)
C.分子中N原子一個(gè)是sp2雜化,一個(gè)是sp3雜化
D.1mol該物質(zhì)與足量NaOH溶液反應(yīng)時(shí)消耗3molNaOH
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】CO、SO2是主要的大氣污染氣體,利用化學(xué)反應(yīng)原理是治理污染的重要方法。
I.甲醇是一種新型燃料,甲醇燃料電池即將從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化生產(chǎn)。工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-116kJ·mol-1
(1)下列措施中有利于增大該反應(yīng)的反應(yīng)速率的是___;
A.隨時(shí)將CH3OH與反應(yīng)混合物分離 B.降低反應(yīng)溫度
C.增大體系壓強(qiáng) D.使用高效催化劑
(2)已知:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-116kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H2=-283kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H3
化學(xué)鍵 | H—H | O=O | O—H |
鍵能/KJmol-1 | 436 | 498 | 463.5 |
則△H3=___,表示1mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO2和水蒸氣時(shí)的熱化學(xué)方程式為___;
Ⅱ.當(dāng)溫度高于500 K時(shí),科學(xué)家成功利用二氧化碳和氫氣合成了乙醇,2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)。這在節(jié)能減排、降低碳排放方面具有重大意義�;卮鹣铝袉�(wèn)題:
(1)其平衡常數(shù)表達(dá)式為K=____。
(2)在恒容密閉容器中,判斷上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是___。
a.體系壓強(qiáng)不再改變 b.H2的濃度不再改變
c.氣體的密度不隨時(shí)間改變 d.單位時(shí)間內(nèi)消耗H2和CO2的物質(zhì)的量之比為3∶1
(3)在一定壓強(qiáng)下,測(cè)得由CO2制取CH3CH2OH的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中,起始投料比、溫度與CO2的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)
①降低溫度,平衡向____方向移動(dòng)。
②在700K、起始投料比=1.5時(shí),H2的轉(zhuǎn)化率為___。
③在500K、起始投料比=2時(shí),達(dá)到平衡后H2的濃度為amol·L-1,則達(dá)到平衡時(shí)CH
Ⅲ.某學(xué)習(xí)小組以SO2為原料,采用原電池法制取硫酸。該小組設(shè)計(jì)的原電池原理如圖所示。該電池中右側(cè)為___極,寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式___。
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