【題目】CO2是一種廉價(jià)的碳資源,其綜合利用具有重要意義。

(一)CO2的化學(xué)捕獲:

1CO2可以被NaOH溶液捕獲。若所得溶液pH=13,CO2主要轉(zhuǎn)化為___(寫(xiě)含碳粒子符號(hào))。(室溫下,H2CO3Ka1=4.3×107Ka2=5.6×1011

2)固體氧化物電解池(SOEC)用于高溫共電解CO/H2,既可實(shí)現(xiàn)CO2的減排又可高效制備合成氣(CO/H2),其工作原理如圖。寫(xiě)出電極A發(fā)生的電極反應(yīng)式___。

(二)CO2的綜合利用

1CO2CH4經(jīng)催化重整制得合成氣:

反應(yīng)Ⅰ.CH4gH+CO2g2COg+2H2g)△H1

已知?dú)錃、一氧化碳和甲烷的?biāo)準(zhǔn)燃燒熱(25℃)如表所示

物質(zhì)

H2g

COg

CH4g

標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱△H/kJmol1

285.8

283.0

890.3

則反應(yīng)I的△H=___kJmol1

2)用CO2催化加氫制取二甲醚的反應(yīng)為:反應(yīng)Ⅱ.2CO2g+6H2gCH3OCH3g+3H2Og),在10L恒容密閉容器中,均充入2mol CO26moH2,分別以銥(Ir)和鈰(Ce)作催化劑,反應(yīng)進(jìn)行相同的時(shí)間后測(cè)得的CO2的轉(zhuǎn)化率αCO2)隨反應(yīng)溫度的變化情況如圖1。

①根據(jù)圖1,下列說(shuō)法不正確的是___

A.反應(yīng)Ⅱ的△H0,△S0

B.用IrCe作催化劑時(shí),反應(yīng)Ⅱ的活化能更低的是Ce

C.狀態(tài)d時(shí),v(正)<v(逆)

D.從狀態(tài)bdαCO2)先增大后減小,減小的原因可能是溫度升高平衡逆向移動(dòng)

②狀態(tài)e900K)時(shí),αCO2=50%,則此時(shí)的平衡常數(shù)K=___。

③若H2CO2的物質(zhì)的量之比為n1,900K時(shí)相應(yīng)平衡體系中二甲醚的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x,請(qǐng)?jiān)趫D2中繪制xn變化的示意圖。_______

【答案】CO32 CO2+2eCO+O2H2O+2e=H2+O2 +247.3 BC 23.15

【解析】

(一)(1K2==5×1011,當(dāng)溶液的pH=13,cH=10-13,有==500,即cCO32)>>cHCO3);

2)電解池中,根據(jù)O2移動(dòng)方向可知:A電極為陰極,該電極上發(fā)生還原反應(yīng),CO2H2O分別在A極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成CO、H2,同時(shí)生成O2

(二)(1)寫(xiě)出H2、CO、CH4燃燒熱的熱化學(xué)方程式:①H2g+O2g=H2Og)△H=285.8kJmol1、②COg+O2g=CO2g)△H=283.0kJmol1、③CH4g+2O2g=CO2g+2H2Og)△H=890.3kJmol1,再利用蓋斯定律求出CH4gH+CO2g=2COg+2H2g)的△H1;

2)①A.反應(yīng)2CO2g+6H2g=CH3OCH3g+3H2Og)正向是體積減小的反應(yīng),△S0;由圖1可知,狀態(tài)d是用Ce作催化劑的平衡狀態(tài),隨著溫度的升高,反應(yīng)物CO2的轉(zhuǎn)化率降低,說(shuō)明反應(yīng)正向放熱;

B.催化劑能降低反應(yīng)物的活化能,加快反應(yīng)速率,使可逆反應(yīng)快速達(dá)到平衡,用Ce作催化劑時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率小、且比用Ir作催化劑后達(dá)到平衡,即反應(yīng)速率小;

C.狀態(tài)d是使用兩種催化劑時(shí)一定溫度下,某一時(shí)刻的平衡狀態(tài),反應(yīng)速率不變;

D.狀態(tài)bd是用Ir作催化劑的平衡體系,平衡狀態(tài)d相對(duì)開(kāi)始平衡(750℃左右)時(shí),α(CO2)減小主要由溫度影響,可能平衡逆向移動(dòng);

②α(CO2=50%,則cCO2)的變化量為0.2mol·L1×50%=0.1mol·L1,利用三段式列式,求出平衡量,再求出平衡常數(shù)k;

H2CO2的物質(zhì)的量之比為n1,隨著H2的增加,即H2CO2的物質(zhì)的量之比增大,平衡體系中CO2的轉(zhuǎn)化率增大,二甲醚的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x也增大,當(dāng)n1=62=31時(shí),x值最大;當(dāng)n131時(shí),x值逐漸減;當(dāng)n=3時(shí),x=1/12。

(一)(1K2==5×1011,當(dāng)溶液的pH=13cH+=1013,有==500,即cCO32)>>cHCO3),所以該溶液中含碳粒子以陰離子CO32為主;

2)根據(jù)電解池中O2移動(dòng)方向推斷:A電極為陰極,該電極上發(fā)生還原反應(yīng),CO2H2O分別在A極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成CO、H2,同時(shí)生成O2,所以CO2A極反應(yīng)式為:CO2+2eCO+O2,H2OA電極反應(yīng)式為:H2O+2e=H2+O2;

(二)(1H2、COCH4燃燒熱的熱化學(xué)方程式分別為:①H2g+O2g=H2Og)△H=285.8kJmol1、②COg+O2g=CO2g)△H=283.0kJmol1、③CH4g+2O2g=CO2g+2H2Og)△H=890.3kJmol1,再利用蓋斯定律、依據(jù)總反應(yīng)有:③﹣2×②﹣2×①,△H1=890.3kJmol1﹣(﹣283.0kJmol1)﹣2×(﹣285.8kJmol1=+247.3kJmol1;

2)①A.反應(yīng)2CO2g+6H2gCH3OCH3g+3H2Og)正向是體積減小的反應(yīng),△S0;由圖1可知,隨著溫度的升高,反應(yīng)物CO2的轉(zhuǎn)化率降低,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng),逆反應(yīng)吸熱,則反應(yīng)正向放熱,故A正確;

B.催化劑能降低反應(yīng)物的活化能,使可逆反應(yīng)快速達(dá)到平衡,用Ce作催化劑時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率小、且比用Ir作催化劑后達(dá)到平衡,說(shuō)明用Ir作催化劑時(shí)反應(yīng)物的活化能高、反應(yīng)速率小,故B錯(cuò)誤;

C.狀態(tài)d800℃時(shí)某一時(shí)刻的平衡狀態(tài),反應(yīng)速率不變,v(正)=v(逆),故C錯(cuò)誤;

D.用Ir作催化劑的平衡體系,不平衡狀態(tài)bd平衡狀態(tài),αCO2)先增大后減小,狀態(tài)d相對(duì)開(kāi)始平衡(750℃左右)時(shí),αCO2)減小的主要是溫度升高,可能平衡逆向移動(dòng),故D正確;

故選:BC;

αCO2=50%,則cCO2)的變化量為0.2mol/L×50%=0.1mol/L,三段式列式為:

2CO2g+6H2gCH3OCH3g+3H2Og

初始濃度:0.2 0.6 0 0

變化濃度:0.1 0.3 0.05 0.15

平衡濃度:0.1 0.3 0.05 0.15

K===23.15;

H2CO2的物質(zhì)的量之比為n1,隨著H2的增加,即H2CO2的物質(zhì)的量之比增大,平衡體系中CO2的轉(zhuǎn)化率增大,二甲醚的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x也增大,當(dāng)n1=62=31時(shí),x值最大;當(dāng)n131時(shí),x值逐漸減。划(dāng)n=3時(shí),x=;故答案為:。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】在密閉容器中通入一定量的HI氣體,使其在一定條件下發(fā)生反應(yīng):2HI(g)H2(g)+I2(g),下列能夠標(biāo)志反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是( )

A. HI、H2I2的濃度相等

B. 混合氣體的總壓不變

C. 混合氣體的顏色不變化

D. v(HI)v(H2)v(I2)211

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列表示對(duì)應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的離子方程式正確的是

A. NaNO2氧化酸性溶液中的KI2I + NO2+ 2H+ = I2 + NO+ H2O

B. NH4HCO3溶液中加過(guò)量的NaOH溶液并加熱:NH4+ + OH NH3 ↑+ H2O

C. 將過(guò)量SO2通入冷氨水中:SO2 + NH3·H2O = HSO3- + NH4+

D. 用稀硝酸洗滌試管內(nèi)壁的銀鏡:Ag + 4H+ + NO3= Ag+ + NO+ 2H2O

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列說(shuō)法正確的是

A. 蛋白質(zhì)和油脂都屬于高分子化合物,一定條件下能水解

B. 分子式為C5H12O且氧化產(chǎn)物能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的醇有6

C. 分子中至少有11個(gè)碳原子處于同一平面

D. 1 mol β-紫羅蘭酮1 mol H2發(fā)生加成反應(yīng)可得到3種不同產(chǎn)物

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】活性氧化鋅是一種多功能性的新型無(wú)機(jī)材料。某小組以粗氧化鋅(含鐵、銅的氧化物)為原料模擬工業(yè)生產(chǎn)活性氧化鋅,步驟如圖:

已知相關(guān)氫氧化物沉淀pH范圍如表所示

ZnOH2

FeOH2

FeOH3

CuOH2

開(kāi)始沉淀

5.4

7.0

2.3

4.7

完全沉淀

8.0

9.0

4.1

6.7

下列說(shuō)法不正確的是(

A.酸浸25%稀硫酸可用98%濃硫酸配制,需玻璃棒、燒杯、量簡(jiǎn)、膠頭滴管等儀器

B.除鐵中用ZnO粉調(diào)節(jié)溶液pH4.14.7

C.除銅中加入Zn粉過(guò)量對(duì)制備活性氧化鋅的產(chǎn)量沒(méi)有影響

D.沉鋅反應(yīng)為2Zn2++4HCO3Zn2OH2CO3↓+3CO2↑+H2O

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列有機(jī)反應(yīng)的化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)正確是

A.CH4Cl2CH2Cl2H2

B.2+Br2 2

C.2CH3CH2OHO2 2 CH3CHO2H2O

D.CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】某鎂燃料電池以鎂片、石墨作為電極,電池反應(yīng)為:Mg+H2O2+ H2SO4MgSO4 +2H2O。 電池工作時(shí),下列說(shuō)法正確的是

A.鎂片的質(zhì)量減小

B.鎂片是電池的正極

C.電子由鎂片 經(jīng)導(dǎo)線流向石墨棒

D.鎂片上發(fā)生還原反應(yīng)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】PS、ClNi等元素組成的新型材料有著廣泛的用途,回答下列問(wèn)題。

(1)基態(tài) Cl原子核外電子排布式為__________________________,P、SCl的第一電離能由大到小順序?yàn)?/span>____________________,P、S、Cl的電負(fù)性由大到小順序?yàn)?/span>_______________。

(2)SCl2分子中的中心原子雜化軌道類型是_____________,該分子構(gòu)型為__________。

(3)NiCO能形成配合物Ni(CO)4,該分子中配位鍵個(gè)數(shù)為_______;以“—”表示σ鍵、“→”表示配位鍵,寫(xiě)出CO分子的結(jié)構(gòu)式__________。

(4)已知MgONiO的晶體結(jié)構(gòu)(如圖1)相同, 其中Mg2+Ni2+的離子半徑分別為66 pm69pm。則熔點(diǎn):MgO_____NiO(”),理由是_______________________________。

(5)NiO晶胞中離子坐標(biāo)參數(shù)A(0,0,0),B(1,1,0),則C離子坐標(biāo)參數(shù)為_______。

(6)金剛石晶胞含有____個(gè)碳原子。若碳原子半徑為r,金剛石晶胞的邊長(zhǎng)為a,根據(jù)硬球接觸模型,則r= ______a,列式表示碳原子在晶胞中的空間占有率____(請(qǐng)用ra表示不要求計(jì)算結(jié)果)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】對(duì)于2SO2(g)O2(g) 2SO3(g),ΔH<0,根據(jù)下圖,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

A.t2時(shí)使用了催化劑B.t3時(shí)采取減小反應(yīng)體系壓強(qiáng)的措施

C.t5時(shí)采取升溫的措施D.反應(yīng)在t6時(shí)刻,SO3體積分?jǐn)?shù)最大

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案