【题目】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,在CO2中通入H2,二者可发生以下两个平行反应:
反应Ⅰ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7 kJ·mol-1
反应Ⅱ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
某实验室控制一定的CO2和H2初始投料比,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据(其中“甲醇选择性”是指转化的CO2中生成甲醇的百分比):
反应序号 | T/K | 催化剂 | CO2转化率/% | 甲醇选择性/% |
① | 543 | Cu/ZnO纳米棒 | 12.3 | 42.3 |
② | 543 | Cu/ZnO纳米片 | 10.9 | 72.7 |
③ | 553 | Cu/ZnO纳米棒 | 15.3 | 39.1 |
④ | 553 | Cu/ZnO纳米片 | 12.0 | 71.6 |
(1)CO2的电子式是_____________。
(2)反应Ⅰ的平衡常数表达式是K=______。
(3)对比①和③可发现:同样催化剂条件下,温度升高,CO2转化率升高, 而甲醇的选择性却降低,请解释甲醇选择性降低的可能原因_______________;
对比①、②可发现,在同样温度下,采用Cu/ZnO纳米片使CO2转化率降低, 而甲醇的选择性却提高,请解释甲醇的选择性提高的可能原因____________。
(4)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有____。
a.使用Cu/ZnO纳米棒做催化剂
b.使用Cu/ZnO纳米片做催化剂
c.低反应温度
d.投料比不变,增加反应物的浓度
e.增大CO2和H2的初始投料比
【答案】 反应Ⅰ为生成甲醇的反应,该反应是放热反应,因此升高温度,平衡逆向进行,因此甲醇的产率减小,甲醇的选择性降低 因为在该时间内,使用Cu/ZnO纳米片催化剂使反应I速率增加,因此测得该时间内得到的甲醇较多,甲醇选择性提高 cd
【解析】(1)二氧化碳中碳原子在中间,碳氧之间为两个共用电子对,电子式为:。
(2)反应Ⅰ为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),所以平衡常数表达式为K=。
(3)生成甲醇的反应是反应Ⅰ,而该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,导致甲醇的选择性降低。采用Cu/ZnO纳米片(催化剂)只能影响速率不能改变平衡,该实验并不是达到平衡后再测数据,而是反应相同时间后就测定,所以反应比较快的进行的量就多,因此结论是:Cu/ZnO纳米片催化剂使反应I速率增加更明显,该时间段内得到的甲醇较多,甲醇选择性提高。
(4)催化剂都不改变平衡态,所以选项a、b都错误。降温使反应Ⅰ平衡正向移动,反应Ⅱ平衡逆向移动,所以提高了CO2转化为CH3OH平衡转化率,选项c正确。恒容,按照相同投料比,增大物质的浓度就是相当于增大压强,对于反应Ⅰ平衡正向移动,反应Ⅱ平衡不移动,所以提高了CO2转化为CH3OH平衡转化率,选项d正确。增大CO2和H2的初始投料比,实际会降低二氧化碳的转化率,选项e错误。
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【题目】磷是人体含量较多的元素之一,磷的化合物在药物生产和农药制造等方面用途非常广泛。回答下列问题:
(1)基态磷原子的核外电子排布式为____________________。
(2)P4S3可用于制造火柴,其分子结构如图甲所示。
①第一电离能:磷_____________硫;电负性:磷_____________硫(填“>”或“<”)。
②P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为_____________。
③每个P4S3分子中含孤电子对的数目为______________。
(3)N、P、As、Sb均是第VA族的元素。
①上述元素的氢化物的沸点关系如图乙所示,沸点:PH3<NH3,其原因是____________________;沸点:PH3<AsH3<SbH3,其原因是_____________________________________________________。
②某种磁性氮化铁的晶胞结构如图丙所示,该化合物的化学式为_________________。
(4)磷化铝熔点为2000℃,它与晶体硅互为等电子体,磷化铝晶胞结构如图丁所示。
①图中A点和B点的原子坐标参数如图丁所示,则C点的原子坐标参数为_______________。
②磷化铝晶体的密度为ρg·cm-3用NA表示阿伏加德罗常数的数值,则该晶胞中距离最近的两个铝原子之间的距离为_____________________________cm。
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【题目】钯(Pd)元素的原子序数为46,下列叙述错误的是( )
A. Pd和 Pd互为同位素 B. Pd核外有46个电子
C. Pd核内有46个质子 D. Pd的原子核内有46个中子
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【题目】利用下图装置做铝热反应实验。下列说法不正确的是( )
A.该反应的方程式是2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3
B.该反应产生高温,发出强光
C.根据铝热反应原理,可以冶炼某些金属
D.若反应中转移3 mol电子,则消耗氧化剂的物质的量是1 mol
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【题目】实验室按照图1所示装置制备氯酸钾、氯水并进行有关探究实验。
Ⅰ实验一 制取氯酸钾和氯水
(1)A中发生反应的化学方程式是_____________。
(2)制备KClO3需在70℃~80℃进行,写出制备KClO3的离子方程式______。
(3)装置C的作用是_____ 。
(4)KCl 和KClO3的溶解度如图2所示。反应结束后,将装置B中的溶液放到冰水浴中, 20秒后会析出较多晶体X。这样做是因为________(选填a、b、c):
a. KClO3溶解度受温度影响较大而KCl溶解度受温度影响较小
b. 0℃时,KClO3溶解度比KCl小
c. 溶液中的溶质主要是KClO3
所以在冷却过程中晶体X会沉淀析出,X的化学式是_______。
(5)上一步操作会不可避免地使另一种物质同时析出,因此要获得较纯净的X,需要进行的具体的操作步骤是_________________。
Ⅱ实验二 氯酸钾性质研究
(6)在不同条件下KClO3可将KI氧化为不同的产物。该小组设计了如下实验,研究反应条件对反应产物的影响(实验在室温下进行):
0.20 mol·L KI/ mL | KClO3(s) /g | 6.0 mol·L-1 H2SO4/ mL | 蒸馏水/ mL | |
试管1 | 1.0 | 0.10 | 0 | 9.0 |
试管2 | 1.0 | 0.10 | 3.0 | 6.0 |
①该实验的实验目的是__。
②设计试管1实验的作用是_____。
③实验后发现,试管2中产生黄色溶液,该同学预测KI被氧化为I2。用离子方程式表示该同学的预测____________;请设计2种实验方案验证该预测正确(从加入试剂、现象、结论等方面描述)______________。
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【题目】下列自发反应可用焓判据来解释的是( )
A. 氢氧化钡和氯化铵的反应
B. 2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) H=+56.7 kJ/mol
C. (NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol
D. 2H2(g)+O2(g)H2O(l) H=-285.8 kJ/mol
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【题目】298K时,二元弱酸H2X溶液中含X微粒的分布分数如图所示。下列叙述正确的是
A. 溶液呈中性时: c(Na+)=2c(X2-)
B. Ka2(H2X)为10-7
C. NaHX溶液c( H+)< c(OH-)
D. 溶液pH由1开至2.6时主要存在的反应是: H2X +OH-=HX-+ H2O
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【题目】如图所示装置可构成原电池。试回答下列问题:
(1)电解质溶液为浓硝酸时,灯泡 (填“亮”或“不亮”, 填“亮”做a题,填“不亮”做b题)。
a.若灯泡亮,则Mg电极上发生的反应为: ;
b.若灯泡不亮,其理由为:
(2)电解质溶液为NaOH溶液时,灯泡 (填“亮”或“不亮”, 填“亮”做a题,填“不亮”做b题)。
a.若灯泡亮,则Mg电极反应式为: ;Al电极反应式为: 。
b.若灯泡不亮,其理由为: 。
(3)(Ⅰ)有一种节能的氯碱工业新工艺,将电解池与燃料电池相组合,相关流程如图所示(电极未标出):
回答下列有关问题:
原电池的负极反应式为。
(4)a、b、c的大小关系为:。
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