(14 分)CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L密闭容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生如下反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表:
物质 | CH4 | CO2 | CO | H2 |
体积分数 | 0.1 | 0.1 | 0.4 | 0.4 |
①此温度下该反应的平衡常数K= 。
②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-890.3 kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g) △H=2.8 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0 kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 的△H= ;
③在不同温度下催化剂的催化效率与CO的生成速率如右图所示。t1~t2℃时,温度升高而CO的生成速率降低的原因是 ;
(?代表CO的生成速率,■代表催化剂的催化效率)
④为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是 ;
⑤若再向容器中同时充入2.0 mol CO2、6.0 mol CH4、4.0 molCO 和8.0 molH2,则上述平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(2)以CO2为原料可以合成多种物质。
①可降解二氧化碳聚合物是由CO2加聚而成,写出其结构简式: ;
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解,CO2在铜电极上可转化为甲烷,该电极反应方程式为 。
(共14分,每空2分)(1)①64 ②+1379.3 kJ·mol-1
(2)①温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低 ②(扩体)减小压强或增大CO2的浓度 ③逆反应
(3)① ②CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-
【解析】
试题分析:(1)① CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)
起始(mol) 6 6 0 0
反应(mol) X X 2X 2X
平衡(mol) 6-X 6-X 2X 2X
由CH4的体积分数为0.1,则 =0.1,解得X=4,所以K= =64;
②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJ?mol-1 ①
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g)△H=2.8kJ?mol-1 ②
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ?mol-1 ③
根据盖斯定律,由①+②×2-③×2得,CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)△H=-890.3kJ?mol-1+2.8kJ?mol-1×2+566.0kJ?mol-1×2=+247.3 kJ?mol-1;
③温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低,所以温度升高而乙酸的生成速率降低;
④正反应是体积减小的可逆反应,降低压强、增大CO2的浓度,平衡正向移动,反应物转化率增大;
⑤若再向容器中同时充入2.0 mol CO2、6.0 mol CH4、4.0 molCO 和8.0 molH2,则此时=72>64,所以上述平衡向逆反应方向移动。
(2)①CO2的结构式为O=C=O,发生加聚反应得到;
②原电池中负极失去电子,正极得到电子,因此CO2在正极发生还原反应转化为甲烷,电极反应为:CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-。
考点:考查化学反应常数、化学平衡以及原电池原理的运用
科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省绍兴市柯桥区高三第二次模拟考试理综化学试卷(解析版) 题型:实验题
(15分)浙江省“五水共治”是水质治理的重要举措,其中化学需氧量(COD)是水质测定中的重要指标,可以反映水中有机物等还原剂的污染程度。COD是指在一定条件下,用强氧化剂氧化水样中的还原剂及有机物时所消耗氧化剂的量,然后折算成氧化水样中的这些还原剂及有机物时需要氧气的量。某学习小组用重铬酸钾法测定某水样中的COD。主要的实验装置、仪器及具体操作步骤如下:
实验装置及仪器:
操作步骤:
①用仪器c将20.00mL水样置于250mL锥形瓶中,加入数粒碎瓷片。
②在水样中加入重铬酸钾标准溶液10.00mL,安装回流装置(如上图所示),从冷凝管上口加入30.00mL的H2SO4—Ag2SO4溶液,混匀后加热回流2h,充分反应。
③冷却后加指示剂2d,用硫酸亚铁铵溶液滴定多余重铬酸钾,至溶液由绿色变成红褐色。
已知:Cr2O72—+14H++6Fe2+=6Fe3++2Cr3++7H2O
请你回答下列问题:
(1)仪器c的名称: ;用仪器c吸取液体时,左手拿洗耳球,右手将仪器c插入溶液中吸取,当 时,立即用食指将管口堵住,将管尖离开液面,稍松食指使液面平稳下降,至凹液面最低处与标线相切,立即按紧管口。
(2)下列有关操作不正确的是 (用相应编号填写)
A.用硫酸亚铁铵溶液滴定时需上述仪器中的仪器b
B. 仪器c在使用时需要先用待取液进行润洗,管尖残留的液体一般不要吹出
C.加入数粒碎瓷片的作用是可以防止液体暴沸
D.上述操作步骤③中在滴定时判断滴定终点的指示剂可以是甲基橙
E.加热回流结束后,要用蒸馏水对冷凝管管壁进行冲洗
(3)在加热回流过程中,可以用水浴作为恒温加热源吗?同时请说明理由。
(4)下列因素对测定水样中的COD能产生影响的有 (用相应编号填写)
①硫酸的用量 ②反应装置中的锥形瓶在反应前用蒸馏水洗涤
③重铬酸钾的用量 ④回流时间的长短
(5)实验室配制重铬酸钾标准溶液的主要步骤及装置如下所示:
将上述实验步骤A到F按实验过程先后次序排列
(6)已知:重铬酸钾标准溶液的c(Cr2O72—)=0.0250mol·L—1,硫酸亚铁铵溶液的c(Fe2+)=0.0100 mol·L—1,滴定终点时所消耗的硫酸亚铁铵溶液的体积为12.00mL,则按上述实验方法,测得的该水样的化学需氧量CODCr(O2)= mg/L
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省温州市业水平考试适应性测试化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列与试验操作相关的描述中,正确的是
A.制乙酸乙酯时,迅速将乙醇注入浓硫酸中
B.在石油蒸馏装置中,将温度计水银球插入液面以下
C.用铂丝蘸取少量KCl溶液置于火焰上灼烧,直接观察火焰颜色,检验K+的存在
D.分液操作时,分液漏斗中下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省温州市业水平考试适应性测试化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列化学反应中,能得到单质铝的是
A.Al2O3与盐酸反应 B. Al2O3与NaOH反应
C.高温下灼烧Al(OH)3 D.电解熔融Al2O3
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省温州市业水平考试适应性测试化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列物质中,含有共价键的化合物是
A.H2 B. Al C.KI D.CO2
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省高二下学期期中化学试卷(解析版) 题型:选择题
羟基扁桃酸是药物合成的重要中间体,它可由苯酚和乙醛酸反应制得
下列有关说法正确的是 ( )
A.该反应是取代反应
B.和羟基扁桃酸是同系物
C.每个羟基扁桃酸分子中最多有个17原子共平面
D.1 mol羟基扁桃酸最多分别能和1molNaHCO3、2molNaOH、3molNa、4molH2发生反应
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省高二下学期期中化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是 ( )
A.向银氨溶液中滴加乙醛:
CH3CHO +2[Ag(NH3)2]+ + H2OCH3COO- + NH4+ +3NH3 + 2Ag↓+2H+
B.苯酚钠溶液中通入少量CO2:
C.硫酸氢铵溶液中滴加少量NaOH溶液:H++NH4++2OH-=NH3·H2O+H2O
D.氯乙酸与足量的氢氧化钠溶液共热:CH2ClCOOH+OH—△CH2ClCOO—+H2O
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省高一下学期期中化学试卷(解析版) 题型:选择题
分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是 ( )
A.①②中Mg作负极,③④中Fe作负极
B.②中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-=6OH-+3H2↑
C.③中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+
D.④中Cu作正极,电极反应式为2H++2e-=H2↑
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科目:高中化学 来源:2013-2014浙江省杭州市高二年级教学质量检测模拟卷化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列有关实验装置进行的相应实验,能达到实验目的的是
A.用图1装置制取并收集干燥纯净的NH3
B.用图2装置实验室制备Fe(OH)2
C.装置3收集并测量Cu与浓硝酸反应产生的气体及体积
D.装置4可用于实验室制取乙酸乙酯
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