【题目】CO、SO2是主要的大气污染气体,利用化学反应原理是治理污染的重要方法。
I.甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-116kJ·mol-1
(1)下列措施中有利于增大该反应的反应速率的是___;
A.随时将CH3OH与反应混合物分离 B.降低反应温度
C.增大体系压强 D.使用高效催化剂
(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
化学键 | H—H | O=O | O—H |
键能/KJmol-1 | 436 | 498 | 463.5 |
则△H3=___,表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为___;
Ⅱ.当温度高于500 K时,科学家成功利用二氧化碳和氢气合成了乙醇,2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)。这在节能减排、降低碳排放方面具有重大意义。回答下列问题:
(1)其平衡常数表达式为K=____。
(2)在恒容密闭容器中,判断上述反应达到平衡状态的依据是___。
a.体系压强不再改变 b.H2的浓度不再改变
c.气体的密度不随时间改变 d.单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比为3∶1
(3)在一定压强下,测得由CO2制取CH3CH2OH的实验数据中,起始投料比、温度与CO2的转化率的关系如图。根据图中数据
①降低温度,平衡向____方向移动。
②在700K、起始投料比=1.5时,H2的转化率为___。
③在500K、起始投料比=2时,达到平衡后H2的浓度为amol·L-1,则达到平衡时CH
Ⅲ.某学习小组以SO2为原料,采用原电池法制取硫酸。该小组设计的原电池原理如图所示。该电池中右侧为___极,写出该电池负极的电极反应式___。
【答案】CD -242kJ·mol-1 CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g) △H=-651kJ·mol-1 ab 正反应(或右) 40% 1.5amol·L-1 正极 SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+
【解析】
I.(1)根据平衡移动原理进行判断,温度升高,反应速率加快,使用催化剂,反应速率加快;
(2)△H3=反应物的键能和-生成物的键能和;已知:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-116kJ·mol-1,②CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H2=-283kJ·mol-1,③H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H3,根据盖斯定律可知:①-②-③×2得:CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g),由此计算△H;
Ⅱ. (1)根据平衡常数表达式为生成物浓度的幂次方之积比上反应物浓度的幂次方之积书写;
(2)结合平衡状态的特征分析即可;
(3)①由图可知,横坐标为投料比,纵坐标为CO2的转化率,曲线为等温线,则相同投料比时温度低对应的CO2的转化率大;
②700K,起始投料比=1.5时,二氧化碳的转化率为20%,求氢气的变化量,从而求出转化率;
③在500K、起始投料比=2时,CO2的转化率为60%,则:
此时H2的转化率为=90%,又达到平衡后H2的浓度为amolL-1,则反应消耗的H2的浓度为9amolL-1,再根据系数比计算达到平衡时CH3CH2OH的浓度。
Ⅲ. 负极发生氧化反应,由图可知,负极上是二氧化硫氧化生成硫酸。
I.(1)A.随时将CH3OH与反应混合物分离,没有改变反应速率,故A错误;
B.温度降低,反应速率变小,故B错误;
C.压强增大,反应速率加快,故C正确;
D.使用催化剂,反应速率加快,故D正确;
故答案为CD;
(2)△H3=反应物的键能和-生成物的键能和=(436 kJ·mol-1)+(498 kJ·mol-1)×-(463.5 kJ·mol-1)×2=-242kJ·mol-1;已知:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-116kJ·mol-1,②CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H2=-283kJ·mol-1,③H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H3,根据盖斯定律可知:①-②-③×2得:CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g),则△H=(-116kJ·mol-1)-(-283kJ·mol-1)-(-242kJ·mol-1)×2==-651kJmol-1,即1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-651kJmol-1;
Ⅱ. (1)已知2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g),则K==;
(2)a.混合气体的物质的量减小,则体系压强一直在减小,当体系压强不再改变,能说明到达平衡,故a正确;
b.H2的浓度不再改变,可以H2的物质的量不再随时间变化而变化,此时反应达到平衡,故b正确;
c.容器的体积不变,混合气体的质量始终不发生变化,混合气体的密度也始终不变,则当混合气体密度不变,不能说明到达平衡,故c错误;
d.单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比为3:1,指正反应方向,所以不能说明到达平衡,故d错误;
故答案为ab;
(3)①由图可知,横坐标为投料比,纵坐标为CO2的转化率,曲线为等温线,则相同投料比时温度低对应的CO2的转化率大,即降低温度平衡正反应方向移动;
②700K,起始投料比=1.5时,CO2的转化率为20%,则:
此时H2的转化率为×100%=40%;
③在500K、起始投料比=2时,CO2的转化率为60%,则:
此时H2的转化率为=90%,又达到平衡后H2的浓度为amolL-1,则反应消耗的H2的浓度为9amolL-1,所以达到平衡时CH3CH2OH的浓度为=molL-1=1.5amolL-1;
Ⅲ. 负极发生氧化反应,由图可知,负极上是二氧化硫氧化生成硫酸,即电池右侧为负极,发生的电极反应式为:SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+。
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【题目】沼气的主要成分是CH4,还含有CO2、H2S等。Jo De Vrieze等设计了利用膜电解法脱除沼气中的CO2和H2S,并将阴极处理后气体制成高纯度生物甲烷,其流程如图所示。
(1) 需控制电解槽中阴极室pH>7,其目的是________________。
(2) 阳极室逸出CO2和________(填化学式);H2S在阳极上转化为SO42-而除去,其电极反应式为___________________。
(3) 在合成塔中主要发生的反应为:
反应Ⅰ: CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH1
反应Ⅱ: CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2
调节=4,充入合成塔,当气体总压强为0.1 MPa,平衡时各物质的物质的量分数如图1所示;不同压强时,CO2的平衡转化率如图2所示:
①反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H=________(用ΔH1、ΔH2表示)。
②图1中,200~550 ℃时,CO2的物质的量分数随温度升高而增大的原因是__________。
③图2中,相同温度下,压强越大,CO2的平衡转化率越大,其原因是___________________;在压强为10 MPa时,当温度在200~800 ℃范围内,随温度升高,CO2的平衡转化率始终减小,其原因是________________________。
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【题目】黄铁矾法是硫酸体系中除铁的常用方法,黄铵铁矾是黄铁矾中的一种[化学式可表示为(NH4)xFey(SO4)z(OH)w,摩尔质量为480 g·mol-1]。
(1) 除去MnSO4酸性溶液中的Fe2+可向溶液中加入MnO2,充分搅拌,然后用氨水调节溶液的pH为1~3,升温到95 ℃,静置即可形成黄铵铁矾沉淀。MnO2氧化Fe2+的离子方程式为_______________________,静置形成黄铵铁矾过程中溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2) 依据下列实验和数据可确定黄铵铁矾的化学式。
①称取黄铵铁矾2.400 g,加入足量NaOH溶液充分反应后过滤,向滤液中加入足量盐酸酸化的BaCl2溶液,得到沉淀2.330 g。
②Mim Ristic等曾对黄铵铁矾进行热分解实验,其结果可用下图热重曲线表示(已知:黄铵铁矾在300 ℃前分解释放的物质为H2O,300~575 ℃之间只有NH3·H2O放出,此时残留固体只存在Fe、O、S三种元素,670 ℃以上得到的是纯净的红棕色粉末)。
根据以上实验及图中数据确定黄铵铁矾的化学式______________(写出计算过程)。
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【题目】H7N9型禽流感是全球首次发现的新亚型流感病毒,达菲(Tamiflu)是治疗该病毒的最佳药物.以莽草酸为原料,经多步反应可制得达菲和对羟基苯甲酸.达菲、莽草酸、对羟基苯甲酸的结构简式如下:
下列有关说法正确的是( )
A. 达菲、莽草酸、对羟基苯甲酸都属于芳香族化合物
B. 1mol莽草酸与NaOH溶液反应,最多消耗4mol NaOH
C. 对羟基苯甲酸较稳定,在空气中不易被氧化
D. 利用FeCl3溶液可区别莽草酸和对羟基苯甲酸
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【题目】下列叙述正确的是 ( )
A.在中和热的测定实验中,应将碱液缓慢倒入酸液中,使反应充分进行
B.除去NaCl中少量的,可将固体混合物制成热饱和溶液,冷却结晶、过滤
C.将硫代硫酸钠溶液和稀硫酸混合,可通过观察产生气泡的快慢来判断化学反应速率
D.将铁钉放试管中,加入2mL水、3滴稀醋酸和1滴溶液,不久铁钉周围出现蓝色沉淀
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【题目】Ⅰ.(1)有人设想合成具有以下结构的烃分子
结构______________显然是不可能合成的,B的一种同分异构体是最简单的芳香烃(含苯环),能证明该芳香烃中的化学键不是单双键交替排列的事实是______________。
a.它的对位二元取代物只有一种 b.它的邻位二元取代物只有一种
c.分子中所有碳碳键的键长均相等 d.能发生取代反应和加成反应
(2)CO2 的有效利用可以缓解温室效应和能源短缺问题。CO2 的电子式是_____。中科院的科研 人员在 Na-Fe3O4 和HMCM-22 的表面将 CO2 转化为烷烃,其过程如图。
①Na-Fe3O4 和HMCM-22 在反应中的作用为_________________
②(X)的系统命名的名称为_____________________
(3)如图是乙酸乙酯的绿色合成路线之一:
①M 的分子式为_____。
②下列说法不正确的是_____(填字母序号)。
A.淀粉和纤维素都属于天然高分子化合物
B.M 可与新制的氢氧化铜悬浊液在加热条件下生成砖红色沉淀
C.所有的糖类都有甜味,都可以发生水解反应
D.用饱和碳酸钠溶液可以鉴别乙醇、乙酸和乙酸乙酯
(4)乙醇分子结构中的化学键如图所示:
①乙醇在铜作催化剂时与氧气反应,断裂的化学键是_____(填字母 序号)。
②乙醇和乙酸在一定条件下制备乙酸乙酯。生成乙酸乙酯的反应是可逆反应,下列能说明该反应已达到化学平衡状态的是_____(填序号)。
A.单位时间里,生成 1mol 乙酸乙酯,同时生成 1mol 水
B.单位时间里,生成 1mol 乙酸乙酯,同时生成 1mol 乙酸
C.单位时间里,消耗 1mol 乙醇,同时消耗 1mol 乙酸
D.正反应的速率与逆反应的速率相等
E.混合物中各物质的物质的量相等
Ⅱ.苧烯有新鲜橙子香气,结构简式为。回答下列问题:
(1)下列有关苧烯的说法正确的是_____
a.苧烯属于芳香烃 b.苧烯与 1,3-丁二烯互为同系物
c.苧烯分子中键角均为 120° d.苧烯不能发生 1,4-加成反应
(2)有机物A 是苧烯的同分异构体,分子中含有两个六元环,能使溴水褪色,一氯代物只有两种,则A的结构简式为_____。
(3)苧烯在较高温度下分解为异戊二烯,异戊二烯发生加聚反应得到 4 种聚异戊二烯,其结构简式为、、__________、_________。
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列各项叙述中,正确的是( )
A.氮原子的价电子轨道排布式:
B.价电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族,是p区元素
C.2p和3p轨道形状均为纺锤形,能量也相等
D.钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,原子释放能量,由基态转化成激发态
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【题目】鼠尾草酚可用于防治骨质疏松,鼠尾草酸可两步转化得到鼠尾草酚,下列说法正确的是( )
A.X、Y、Z分子中均含有2个手性碳原子
B.X、Y、Z均能与FeCl3溶液发生显色反应
C.1molY最多能消耗2molH2
D.1molZ与NaOH溶液反应最多消耗3molNaOH
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【题目】高一某研究性学习小组在化学实验研修时探究氢气还原氧化铜实验.
(1)理论计算:称取24.0g CuO进行实验,若H2足量,应该可以得到Cu的质量为______ g
(2)实验:待24.0g CuO完全变成红色固体,冷却,称量,得固体20.4g.这个反常现象激发了学生的兴趣;
(3)一组学生查阅资料:
Ⅰ.H2还原CuO时还可能得到氧化亚铜(CuO),CuO为红色固体,不溶于水;
Ⅱ.Cu2O能与稀硫酸反应:CuO+HSO=CuSO+Cu+HO;
Ⅲ.Cu2O能与稀硝酸反应:3CuO+14HNO(稀)=6Cu(NO)+2NO↑+7HO;
Ⅳ.Cu能与稀硝酸反应:3Cu+8HNO(稀)=3Cu(NO)+2NO↑+4HO;
讨论:可以选择足量的______(填“稀硫酸”或“稀硝酸”)判断红色固体中混有Cu2O; 现象是______;
(4)另一组学生认为通过计算,即可确认固体成分是Cu与Cu2O的混合物.20.4g红色固体中Cu2O的物质的量为______mol;将20.4g红色固体加入到体积为200mL足量的稀硝酸中,被还原的硝酸的物质的量为______mol.
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