【題目】科學家對一碳化學進行了廣泛深入的研究并取得了一些重要成果。
(1)已知:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.1kJ/mol;
3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2=-31.0kJ/mol
CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式為________。
(2)現(xiàn)向三個體積均為2L的恒容密閉容器I、II、Ⅲ中,均分別充入1molCO 和2mo1H2發(fā)生反應:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.1kJ/mol。三個容器的反應溫度分別為Tl、T2、T3且恒定不變。當反應均進行到5min時H2的體積分數(shù)如圖1所示,其中只有一個容器中的反應已經達到平衡狀態(tài)。
①5min時三個容器中的反應達到化學平衡狀態(tài)的是容器_______(填序號)。
②0-5 min內容器I中用CH3OH表示的化學反應速率v(CH3OH)=_______。(保留兩位有效數(shù)字)
(3)CO常用于工業(yè)冶煉金屬,在不同溫度下用CO 還原四種金屬氧化物,達到平衡后氣體中lgc(CO)/c(CO2)與溫度(T)的關系如圖2所示。下列說法正確的是_____(填字母)。
A.工業(yè)上可以通過增高反應裝置來延長礦石和CO接觸面積,減少尾氣中CO的含量
B.CO用于工業(yè)冶煉金屬鉻(Cr)時,還原效率不高
C.工業(yè)冶煉金屬銅(Cu) 時,600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大
D.CO還原PbO2的反應△H>0
(4)一種甲醇燃料電池,使用的電解質溶液是2mol·L-1的KOH溶液。
請寫出加入(通入)a物質一極的電極反應式___________;每消耗6.4g甲醇轉移的電子數(shù)為__________。
(5)一定條件下,用甲醇與一氧化碳反應合成乙酸可以消除一氧化碳污染。常溫下,將a mol/L的醋酸與b mol/LBa(OH)2溶液等體積混合后,若溶液呈中性,用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka為_________。
【答案】3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H=-301.3kJ/mol Ⅲ 0.067 mol/(L·min) BC CH3OH-6e-+8OH—=CO32-+6H2O 1.2NA(或1.2×6.02×1023)
【解析】
(1)根據(jù)蓋斯定律分析書寫CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式;
(2)①溫度越高反應速率越快,達到平衡狀態(tài)時,需要的時間越短,據(jù)此判斷;②利用三段式求出反應生成的甲醇的物質的量濃度,再根據(jù)v=計算;
(3)A、增高爐的高度,增大CO與鐵礦石的接觸,不能影響平衡移動,CO的利用率不變;B、由圖像可知,用CO工業(yè)冶煉金屬鉻時,一直很高,說明CO轉化率很低;C、由圖像可知,溫度越低,越小,故CO轉化率越高;D、CO還原PbO2的反應,達到平衡后升高溫度,升高,即升高溫度,CO的含量增大,說明平衡逆向移動,據(jù)此分析判斷;
(4)根據(jù)電子的移動方向判斷出原電池的正負極,負極上甲醇失去電子生成碳酸鉀,根據(jù)電子與甲醇的物質的量關系計算;
(5)溶液等體積,混合溶質濃度減少一半,醋酸電離平衡常數(shù)與濃度無關,結合電離平衡常數(shù)的表達式計算。
(1)①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-90.1kJ/mol,②3CH3OH(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2=-31.0kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律,將①×3+②得到CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式:3CO(g)+6H2(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H=-301.3kJ/mol,故答案為:3CO(g)+6H2(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g)△H=-301.3kJ/mol;
(2)①三個容器的反應溫度分別為Tl、T2、T3且恒定不變,當反應均進行到5min時H2的體積分數(shù)如圖1所示,溫度越高,反應速率越快,達到平衡需要的時間越短,其中只有一個容器中的反應已經達到平衡狀態(tài),最有可能是Ⅲ,平衡后,升高溫度,平衡逆向進行,氫氣含量最大,故答案為:Ⅲ;
②設反應生成的甲醇為xmol/L,
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
開始(mol/L):0.5 1 0
轉化(mol/L): x 2x x
平衡(mol/L):0.5-x 1-2x x
到5min時,氫氣的體積分數(shù)為0.4,則=0.4,解得:x=mol/L,容器I中用CH3OH表示的化學反應速率v(CH3OH)=═=0.067mol/(Lmin),故答案為:0.067 mol/(Lmin);
(3)A.增高爐的高度,增大CO與鐵礦石的接觸,不能影響平衡移動,CO的利用率不變,故A錯誤;B.由圖像可知用CO工業(yè)冶煉金屬鉻時,一直很高,說明CO轉化率很低,故B正確;C.由圖像可知溫度越低,越小,故CO轉化率越高,工業(yè)冶煉金屬銅(Cu) 時,600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大,故C正確;D.CO還原PbO2的反應,達到平衡后升高溫度,升高,即升高溫度,CO的含量增大,說明平衡逆向移動,此反應的△H<0,故D錯誤;故答案為:BC;
(4)電池反應為:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,該電池負極是甲醇失電子生成碳酸鉀,根據(jù)圖像可知,b電極為正極,電極反應為:O2+4e-+2H2O=4OH-,a為負極,電極反應式為CH3OH-6e-+8OH—=CO32-+6H2O,6.4g甲醇的物質的量為=0.2mol,轉移電子的物質的量為0.2mol ×6=1.2mol,即 1.2NA(或1.2×6.02×1023),故答案為:CH3OH-6e-+8OH—=CO32-+6H2O;1.2NA(或1.2×6.02×1023);
(5)通常狀況下,將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba(OH)2溶液等體積混合,溶液呈中性,根據(jù)電荷守恒,2c(Ba2+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),溶液呈中性,溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,則c(CH3COO-)=2c(Ba2+)=2×mol/L=bmol/L,醋酸電離平衡為CH3COOH CH3COO-+H+,則K===,故答案為:。
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【題目】高鐵酸鹽在能源環(huán)保領域有廣泛用途,用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽Na2FeO4的裝置如圖所示。下列說法合理的是( )
A.鎳電極上的電極反應為2H2O+2e- H2↑+2OH-
B.鐵是陽極, 電極反應為Fe-2e-+OH- Fe(OH)2
C.若隔膜為陰離子交換膜, 則OH-自右向左移動
D.電解時陽極區(qū)pH降低、陰極區(qū)pH升高, 最終溶液pH不變
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】實驗室制備硝基苯的反應裝置如圖所示,步驟之一是將儀器a中濃硝酸和濃硫酸形成的混酸加入到裝有苯的三頸燒瓶中,則下列敘述不正確的是( )
A.儀器a的名稱是恒壓滴液漏斗
B.長玻璃導管可以起到冷凝回流的作用
C.配制混酸時應在燒杯中先加入濃硫酸
D.分離出硝基苯的主要操作是分液和蒸餾
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【題目】常溫下,向10 mL 0.1 mol/L的CuCl2溶液中滴加0.1 mol/L的Na2S溶液,滴加過程中溶液中-lgc(Cu2+)隨滴入的Na2S溶液體積的變化如圖所示(忽略滴加過程中的溫度變化和溶液體積變化)。下列敘述正確的是( )
A. 常溫下Ksp (CuS)的數(shù)量級為10-30
B. c點溶液中水的電離程度大于a點和d點溶液
C. b點溶液中c(Na+)=2c(Cl-)
D. d點溶液中c (Na+) >c (Cl-) >c (S2-) >c (OH-) >c (H+)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展導致CO2的大量排放,對環(huán)境造成的影響日益嚴重,通過各國科技工作者的努力,已經開發(fā)出許多將CO2回收利用的技術,其中催化轉化法最具應用價值;卮鹣铝袉栴}:
(1)在催化轉化法回收利用CO2的過程中,可能涉及以下化學反應:
①CO2(g)+2H2O(l)CH3OH(l)+O2(g) ΔH=+727kJ·mol-1 ΔG=+818kJ·mol-1
②CO2(g)+3H2O(l)CH4(g)+O2(g) ΔH=+890kJ·mol-1 ΔG=+818kJ·mol-1
③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-131kJ·mol-1 ΔG=-9.35kJ·mol-1
④CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(l) ΔH=-253kJ·mol-1 ΔG=-130kJ·mol-1
從化學平衡的角度來看,上述化學反應中反應進行程度最小的是__,反應進行程度最大的是__。
(2)反應CO2+4H2CH4+2H2O稱為Sabatier反應,可用于載人航空航天工業(yè)。我國化學工作者對該反應的催化劑及催化效率進行了深入的研究。
①在載人航天器中利用Sabatier反應實現(xiàn)回收CO2,再生O2,其反應過程如圖所示,這種方法再生O2的最大缺點是需要不斷補充__(填化學式)。
②在1.5MPa,氣體流速為20mL·min-1時研究溫度對催化劑催化性能的影響,得到CO2的轉化率(%)如下:
催化劑 | 180℃ | 200℃ | 220℃ | 280℃ | 300℃ | 320℃ | 340℃ | 360℃ |
Co4N/Al2O3 | 8.0 | 20.3 | 37.3 | 74.8 | 84.4 | 85.3 | 868 | 90.1 |
Co/Al2O3 | 0.2 | 0.7 | 2.0 | 22.4 | 37.6 | 48.8 | 54.9 | 59.8 |
分析上表數(shù)據(jù)可知:__(填化學式)的催化性能更好。
③調整氣體流速,研究其對某催化劑催化效率的影響,得到CO2的轉化率(%)如下:
氣體流速/mL·min-1 | 180℃ | 200℃ | 220℃ | 280℃ | 300℃ | 320℃ | 340℃ | 360℃ |
10 | 11.0 | 25.1 | 49.5 | 90.2 | 93.6 | 97.2 | 98.0 | 98.0 |
30 | 4.9 | 11.2 | 28.9 | 68.7 | 72.7 | 79.8 | 82.1 | 84.2 |
40 | 0.2 | 5.2 | 15.3 | 61.2 | 66.2 | 71.2 | 76.6 | 79.0 |
50 | 0.2 | 5.0 | 10.0 | 50.0 | 59.5 | 61.2 | 64.1 | 69.1 |
分析上表數(shù)據(jù)可知:相同溫度時,隨著氣體流速增加,CO2的轉化率__(填“增大”或“減小”),其可能的原因是__。
④在上述實驗條件中,Sabatier反應最可能達到化學平衡狀態(tài)的溫度是__,在1L恒容密閉容器中發(fā)生該反應,已知初始反應氣體中V(H2):V(CO2)=4:1,估算該溫度下的平衡常數(shù)為__(列出計算表達式)。
(3)通過改變催化劑可以改變CO2與H2反應催化轉化的產物,如利用Co/C作為催化劑,反應后可以得到含有少量甲酸的甲醇。為了研究催化劑的穩(wěn)定性,將Co/C催化劑循環(huán)使用,相同條件下,隨著循環(huán)使用次數(shù)的增加,甲醇的產量如圖所示,試推測甲醇產量變化的原因__。(已知Co的性質與Fe相似)
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【題目】2019年獲諾貝爾化學獎的是約翰·班尼斯特·古迪納夫(John B.Goodenough)、邁克爾·斯坦利·威廷漢(M.Stanley Whittlingham)和吉野彰( Akira Yoshino)三位科學家,他們在鋰離子電池發(fā)展上做出了突出貢獻。鋰離子電池是將層狀石墨加導電劑及黏合劑涂在銅箔基帶上,將鈷酸鋰(LiCoO2)涂在鋁箔上制作而成,利用鋰離子在兩極上的嵌入和脫嵌進行充、放電,其原理如圖所示。下列說法錯誤的是
LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC6
A.石墨加導電劑及黏合劑涂在銅箔基帶上作鋰離子電池的負極
B.充電時Li+從石墨層狀結構中脫嵌,進入電解質
C.放電時的正極反應為Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2
D.鋰離子電池常用非水液態(tài)有機電解質作電解液
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【題目】我國具有豐富的銻礦資源,銻及其化合物被廣泛應用于機械材料、塑料、阻燃劑、微電子技術等領域,具有十分重要的價值。利用脆硫鉛銻精礦(主要成分是Sb2S3及PbS)制備銻白(Sb2O3)的工藝流程如圖所示。
已知:浸出反應Sb2S3+3Na2S = 2Na3SbS3
酸化反應4Na3SbS3 +9SO2=6Na2S2O3+3S↓+2Sb2S3↓
回答下列問題。
(1)精礦進行研磨的目的是___________________。
(2)在浸出反應中,浸出率隨NaOH用量的變化曲線如圖所示,其中NaOH的作用是_______________________。
(3)向浸出液中通入SO2氣體進行酸化,得到Sb2S3中間體。酸化反應過程中,pH對銻沉淀率及酸化后溶液中Na2S2O3含量的影響如下表所示,則最適宜的pH為__________。 pH不能過低的原因是_______________(結合離子方程式說明)。
pH | 酸化后溶液成分/(g·L-1) | 銻的沉淀率/% | |
Sb | Na2S2O3 | ||
6 | 0.6 | 160.5 | 99.5 |
7 | 2.7 | 157.6 | 97.5 |
8 | 5.6 | 150.4 | 95.4 |
9 | 10.5 | 145.0 | 92.4 |
(4)浸出液酸化后過濾,得到沉淀混合物,在高溫下被氧化,寫出所有反應的化學方程式:_____________。
(5)從尾氣處理的角度評價該工藝流程在環(huán)保方面的優(yōu)點是__________________。
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【題目】設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是( )
A.32g O2所含的原子數(shù)目為NA
B.標準狀況下,11.2L H2O中含有的原子數(shù)目為1.5 NA
C.2L 0.3mol/L的K2SO4溶液中K+離子的物質的量濃度為1.2mol/L
D.常溫下,05 NA個氯氣分子的物質的量是0.5mol
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】中藥狼把草的成分之一M具有消炎殺菌作用,M的結構如圖所示。下列敘述正確的是( )
A. M的相對分子質量是180
B. 1 mol M最多能與2 mol Br2發(fā)生反應
C. M與足量的NaOH溶液發(fā)生反應時,所得有機產物的化學式為C9H4O5Na4
D. 1 mol M與足量NaHCO3反應能生成2 mol CO2
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