【題目】【衡水中學2017屆第二次模擬】航天員呼吸產(chǎn)生的CO2用下列反應處理,可實現(xiàn)空間站中O2的循環(huán)利用。
sabatior反應:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)
水電解反應:2H2O(l)2H2(g) + O2(g)
(1)將原料氣按nCO2∶nH2=1:4置于密閉容器中發(fā)生Sabatier反應,測得H2O(g)的物質(zhì)的量分數(shù)與溫度的關系如圖所示(虛線表示平衡曲線)。
①己知H2(g)、CH4(g)的燃燒熱分別為A kJ/mol、BkJ/mol, H2O(l)=H2O(g) △H =C kJ/mol。計算Sabatier反應的△H=___kJ/mol。
②溫度過高或過低均不利于該反應的進行,原因是________。
③200℃達到平衡時體系的總壓強為p,該反應平衡常數(shù)Kp的計算式為________。(不必化簡。用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))
(2)Sabatier反應在空間站運行時,下列措施能提高CO2轉(zhuǎn)化效率的是______(填標號)。
A.適當減壓 B.增大催化劑的比表面積
C.反應器前段加熱,后段冷卻 D.提高原料氣中CO2所占比例
E.合理控制反應器中氣體的流速
(3) 一種新的循環(huán)利用方案是用Bosch反應CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反應。
在250℃,向體積為2L且?guī)鈮河嫷暮闳菝荛]容器中通入0.08molH2和0.04molCO2發(fā)生Bosch 反應CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g) △ H
①若反應起始和平衡時溫度相同(均為250℃),測得反應過程中壓強(P)隨時間(t)的變化如圖I 曲線a所示,則△H___ 0(填“>”“<”或“不確定”) ;若其它條件相同,僅改變某一條件時,測得其壓強(P)隨時間(t)的變化如圖I 曲線b所示,則改變的條件是______________。
②圖II是甲、乙兩同學描繪上述反應平衡常數(shù)的對數(shù)值(lgK)與溫度的變化關系,其中正確的曲線是____________(填“甲”或“乙”):m值為____________。
③Bosch反應必須在高溫下才能啟動,原因是__________________。
【答案】 4A-B+2C (2分)或(-4A+B+2C) 溫度過低,反應速率;溫度過高,平衡向右進行的程度小 BCE < 加入催化劑 乙 2 反應的活化能高
【解析】(1)①己知H2(g)、CH4(g)的燃燒熱分別為A kJ/mol、BkJ/mol,則
ⅰ、O2(g)+2H2(g)=2H2O(l) △H =2A kJ/mol
ⅱ、2O2(g)+CH4(g)=2H2O(l)+CO2(g) △H =B kJ/mol
ⅲ、H2O(l)=H2O(g) △H =CkJ/mol
根據(jù)蓋斯定律可知ⅰ×2-ⅱ+!2即得到Sabatier反應的△H=(4A-B+2C)kJ/mol。
②溫度過低,反應速率很。粶囟冗^高,反應向右進行的程度小,故溫度過高或過低均不利于該反應的進行。③200℃時平衡體系中H2O(g)的物質(zhì)的量分數(shù)為0.6,根據(jù)反應化學方程式CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),所以CH4的物質(zhì)的量分數(shù)為0.3,因此CO2和H2的物質(zhì)的量分數(shù)共為0.1,又因為原料氣按∶=1∶4置于密閉容器中發(fā)生Sabatier反應,所以CO2的物質(zhì)的量分數(shù)為0.02,H2的物質(zhì)的量分數(shù)為0.08;達到平衡時體系的總壓強為p,則四種物質(zhì)的分壓分別為:p(CO2)=0.02p、p(H2)=0.08p、p(CH4)=0.3p、p(H2O)=0.6p,所以該反應平衡常數(shù)Kp為: 。
(2)首先明確:轉(zhuǎn)化效率不等于轉(zhuǎn)化率。A、適當減壓化學反應速率降低、降低平衡轉(zhuǎn)化率,A錯誤;B、增大催化劑的比表面積,提高了化學反應速率,能提高CO2轉(zhuǎn)化效率,B正確;C、反應器前段加熱,加快反應速率,后段冷卻,提高平衡轉(zhuǎn)化率,C正確;D、提高原料氣中CO2所占比例,降低CO2的轉(zhuǎn)化率,D錯誤;E、合理控制反應器中氣體的流速,可使反應物充分反應,提高了CO2轉(zhuǎn)化效率,E正確。答案選BCE。
(3)①由圖1分析可知,隨反應的進行壓強先增大后減小,5min達到平衡狀態(tài),推知開始因反應是放熱的,隨反應進行溫度升高,壓強增大;反應到一定程度,因反應物濃度減小,隨反應正向進行,壓強反而減小,到壓強隨時間變化不變時,達到平衡狀態(tài),反應焓變?yōu)椋?/span>△H<0;根據(jù)圖像可知改變條件后縮短了達到平衡的時間,但并沒有改變平衡狀態(tài),則改變的條件是加入催化劑。②正反應放熱,升高溫度平衡向逆反應方向進行,平衡常數(shù)減小,則正確的曲線是乙;根據(jù)方程式可知:
CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)
起始濃度(mol/L) 0.02 0.04 0
變化濃度(mol/L) x 2x 2x
平衡濃度(mol/L) 0.02-x 0.04-2x 2x
壓強之比等于物質(zhì)的量之比,則6/5=(0.02+0.04)/(0.06x),解得:x=0.01,所以平衡常數(shù)K=,所以lgK=lg100=2=m。③Bosch反應為放熱反應,一定條件下必須在高溫下才能啟動,說明高溫條件才能引發(fā)此反應開始,故該反應的活化能很高。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】三氯硅烷(SiHCl3)在空氣中極易燃燒,易與水反應生成兩種酸,主要用于生產(chǎn)多晶硅、硅油等,熔點為134 ℃、沸點為31.8 ℃。已知氯化氫氣體在加熱條件下可與單質(zhì)硅反應得到三氯硅烷,某同學利用如圖裝置制備一定量的三氯硅烷(加熱裝置均省略)。
(1)制備HCl氣體的方法之一是將濃硫酸與濃鹽酸混合,下列性質(zhì)與制備原理無關的是______(填字母),B裝置的作用是___________________,冰鹽水的作用是________________________。
A.濃硫酸具有脫水性 B.濃硫酸具有吸水性
C.鹽酸具有揮發(fā)性 D.氣體的溶解度隨溫度升高而降低
(2)實驗開始后,首先要通入一段時間的HCl氣體后才能對C處試劑加熱,目的是:①排出裝置中空氣,防止硅與氧氣反應,②_____________________。該套實驗裝置有兩處明顯的錯誤:①E中會產(chǎn)生倒吸,②____________________。E裝置的用途是_______________________。
(3)加熱條件下,C中發(fā)生的是置換反應,相應的化學方程式為________________________。
(4)制得的SiHCl3中含有少量SiCl4(沸點為57.6 ℃),提純SiHCl3采用的適宜方法為__________,收集SiHCl3時溫度應控制在_____________。
(5)設計一個實驗證明C中產(chǎn)生的氣體是H2:_______________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】化學與社會、生產(chǎn)、生活緊切相關。下列說法正確的是( )
A.無水乙醇常用于殺菌消毒
B.乙烯常用作果實催熟劑
C.石油干餾可得到石油氣、汽油、煤油、柴油等
D.氟利昂化學性質(zhì)穩(wěn)定,有毒,不易燃燒
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】燒杯中盛有100 mL 1 mol/L的NaHSO4溶液,向其中逐滴滴加1 mol/L的Ba(OH)2溶液,燒杯中某些物質(zhì)(或微粒)的物質(zhì)的量的變化曲線如圖。下列說法中正確的是( 。
A. 曲線a表示Na+的物質(zhì)的量的變化
B. 曲線c表示Ba2+的物質(zhì)的量的變化
C. 加入50 mL Ba(OH)2溶液時反應的離子方程式為Ba2++2OH-+2H++ BaSO4↓+2H2O
D. 加入Ba(OH)2溶液體積大于50 mL后,反應的離子方程式為OH-+H+H2O
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】欲除去下列物質(zhì)中混入的少量雜質(zhì)(括號內(nèi)物質(zhì)為雜質(zhì)),不能達到目的的是
A.乙酸乙酯(乙酸):加飽和Na2CO3 溶液,充分振蕩靜置后,分液
B.乙醇(水):加入新制生石灰,蒸餾
C.乙酸(乙醇):加入金屬鈉,蒸餾
D.苯(液溴):加入NaOH溶液,分液
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】現(xiàn)有三種可溶性物質(zhì)A、B、C,其中A屬于堿,B 、C屬于鹽,它們?nèi)苡谒箅婋x產(chǎn)生的所有離子如下表所示:
陽離子 | K+ H+ Ba2+ |
陰離子 | OH- CO32- SO42- |
請根據(jù)下列敘述回答問題:
(1)A的化學式為_____________。
(2)B溶液與C溶液反應可生成氣體X,則X的化學式為_______,該反應的離子方程式為____________________________________。
(3)B、C溶液與A溶液反應可分別生成白色沉淀D和E,其中D可溶于稀硝酸。
①C的化學式為_____________,檢驗溶液C中陰離子的實驗方法是____________________。
②D溶于稀硝酸的離子方程式為________________________________。
③D與E的混合物a g,加入足量鹽酸,完全反應生成的氣體在標準狀況下體積為V L,則求算E在混合物中的質(zhì)量分數(shù)的表達式為________________________________________。
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【題目】【湖南省2017年考前演練卷(三)】利用下列實驗裝置進行相應的實驗,不能達到實驗目的的是
A.利用圖甲裝置,可快速制取氨氣
B.利用圖乙裝置,用飽和碳酸鈉溶液分離CH3CH2OH和CH3COOC2H5混合液
C.利用圖丙裝置,可制取乙烯并驗證其易被酸性KMnO4溶液氧化
D.利用圖丁裝置,可說明濃H2SO4具有脫水性、強氧化性,SO2具有漂白性、還原性
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某興趣活動小組通過實驗研究Na2O2與水的反應。
操作 | 現(xiàn)象 |
向盛有4g Na2O2的燒杯中加入50mL蒸餾水得到溶液a | 劇烈反應,產(chǎn)生能使帶火星木條復燃的氣體 |
取5mL溶液a于試管中,滴入兩滴酚酞 | i.溶液變紅 ii.10分鐘后溶液顏色明顯變淺,稍后,溶液變?yōu)闊o色 |
(1)Na2O2與水反應的化學方程式:_______________________________。
(2)ii中溶液褪色可能是溶液a中存在較多的H2O2與酚酞發(fā)生了反應。
I.甲同學通過實驗證實了H2O2的存在:取少量溶液a,加入試劑___________(填化學式),有氣體產(chǎn)生。
II.乙同學查閱資料獲悉:用KMnO4可以測定H2O2的含量:取15.mL溶液a,用稀H2SO4酸化,逐滴加入0.003 mol/L KMnO4溶液,產(chǎn)生氣體,溶液褪色速率開始較慢后變快,至終點時共消耗20.00mLKMnO4溶液。
①請配平:_MnO4-+_H2O2+_____===_Mn2++_O2↑+_H2O
②溶液a中 c(H2O2)=_____mol·L-1。
③溶液褪色速率開始較慢后變快的原因可能是__________________________。
(3)為探宄現(xiàn)象ii產(chǎn)生的原因,同學們繼續(xù)進行了如下實驗:
iii.向H2O2溶液中滴入兩滴酚酞,振蕩,加入5滴0.1 mol·L-1NaOH溶液,溶液變紅又迅速變無色且產(chǎn)生氣體,10分鐘后溶液變無色。
IV.向0.l mol·L-1NaOH溶液中滴入兩滴酚酞,振蕩,溶液變紅,10分鐘后溶液顏色無明顯變化;向該溶液中通入O2,溶液顏色無明顯變化。
①從實驗III和IV中,可得出的結(jié)論是_________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列原子或離子原子核外電子排布不屬于基態(tài)排布的是
A.N:1s22s22p3B.S2-:1s22s22p63s23p6
C.Na:1s22s22p53s2D.Si:1s22s22p63s23p2
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