【题目】化学反应条件是研究化学反应的重要方向。
(1)化工原料异丁烯(C4H8)可由异丁烷(C4H10)直接催化脱氢制备:C4H10(g) C4H8(g)+H2(g) △H=+139kJ·mol-1
一定条件下,以异丁烷为原料生产异丁烯,在202kPa和808kPa下异丁烷平衡转化率随温度的变化如图所示。
①p1=_______kPa,选择异丁烯制备的温度条件是550~600℃的理由是_________________。
②若平衡混合气中异丁烯的体积分数为25%,则异丁烷的平衡转化率为_______%(保留小数点后1位)。
(2)异丁烷催化脱氢制备异丁烯的研究热点是催化活性组分以及载体的选择。下表是以V-Fe-K-0为催化活性物质,反应时间相同时,测得的不同温度、不同载体条件下的数据。
温度/℃ | 570 | 580 | 590 | 600 | 610 | |
以r-Al2O3为载体 | 异丁烷转化率/% | 36.41 | 36.49 | 38.42 | 39.23 | 42.48 |
异丁烯收率/% | 26. 17 | 27. 11 | 27.51 | 26.56 | 26.22 | |
以TiO2为载体 | 异丁烷转化率/% | 30.23 | 30.87 | 32.23 | 33.63 | 33.92 |
异丁烯收率/% | 25.88 | 27.39 | 28.23 | 28.81 | 29.30 |
说明:收率=(生产目标产物的原料量/原料的进料量)×100%
①由上表数据,可以得到的结论是____________(填字母序号)。
a 载体会影响催化剂的活性 b 载体会影响催化剂的选择性 c 载体会影响化学平衡常数
②分析以γ-Al2O3为载体时异丁烯收率随温度变化的可能原因:__________。
(3)工业上用复合氧化钴(组成为Co3O4)、碳酸锂以Li/Co(原子比)=1混合,在空气中900℃下加热5小时制备锂离子电池正极材料LiCo O2,写出制备LiCoO2的化学方程式__________。废旧的锂离子电池需要回收,“放电处理”废旧的锂离子电池有利于锂在正极回收的原因是____________。
【答案】202 该反应催化剂活性在550 - 600℃最大,且在此温度下转化率巳经很高,再升高温度转化率提高不大,但消耗能量多 33.3 ab 温度低于590℃,温度升高,催化剂的活性增强,反应速率增大,C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)正向移动,异丁烯收率增大,温度高于590℃,催化剂的选择性降低,异丁烯收率减小 4Co3O4+6Li2CO3+O212LiCoO2 +6CO2 “放电处理”废旧的锂离子电池有利于锂离子向正极迁移而聚集
【解析】
(1)①异丁烷制备异丁烯的反应是气体分子数增多的反应,增大压强,平衡逆向移动,异丁烷平衡转化率减小,所以P1小于P2,即P1=202kPa。一方面,催化剂需要合适的温度活性才会最好,另一方面,异丁烷制备异丁烯的反应是个吸热反应,温度太低,异丁烷的转化率太低,温度太高,异丁烷的转化率增大程度不大,且会消耗大量的能量。即该反应催化剂活性在550 - 600℃最大,且在此温度下转化率巳经很高,再升高温度转化率提高不大,但消耗能量多,故答案为:202;该反应催化剂活性在550 - 600℃最大,且在此温度下转化率巳经很高,再升高温度转化率提高不大,但消耗能量多;
②设异丁烷起始值为1,变化值为x,则,25%=,解得x=,则异丁烷的平衡转化率==33.3%,故答案为:33.3%;
(2)①a.由表格可知,温度相同时,载体不同,异丁烷转化率不同,故载体会影响催化剂活性,a正确;
b.由表格可知,温度相同时,载体不同,异丁烯的收率不同,故载体会影响催化剂的选择性,b正确;
c.化学平衡常数只和温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,c错误;
综上所述,ab正确,故答案为:ab;
②温度低于590℃,温度升高,催化剂的活性增强,反应速率增大,C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)正向移动,异丁烯收率增大,温度高于590℃,催化剂的选择性降低,异丁烯收率减小,故答案为:温度低于590℃,温度升高,催化剂的活性增强,反应速率增大,C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)正向移动,异丁烯收率增大,温度高于590℃,催化剂的选择性降低,异丁烯收率减小;
(3)结合原子守恒、得失电子守恒可得方程式为:4Co3O4+6Li2CO3+O212LiCoO2 +6CO2,放电时,阳离子向正极移动,即“放电处理”废旧的锂离子电池有利于锂离子向正极迁移而聚集,故答案为:4Co3O4+6Li2CO3+O212LiCoO2 +6CO2;“放电处理”废旧的锂离子电池有利于锂离子向正极迁移而聚集。
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【题目】下表是元素周期表的一部分,有关说法正确的是( )
A. e的氢化物比d的氢化物稳定
B. a、b、e三种元素的原子半径:e>b>a
C. 六种元素中,c元素单质的化学性质最活泼
D. c、e、f的最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下图是某甲醇燃料电池的工作示意图。下列说法正确的是( )
A.电极b为电池的负极
B.放电前后电解质溶液中的c(OH-)不变
C.放电时溶液中H+向a极移动
D.放电时a极处所发生的电极反应为:CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+
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【题目】根据反应KMnO4+FeSO4+H2SO4-MnSO4+Fe2(SO4)3+K2SO4+H2O(未配平)设计如下原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L-1,溶液的体积均为200 mL,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法不正确的是( )
A.石墨b是原电池的负极,乙中发生氧化反应
B.电池工作时,盐桥中的K+向甲烧杯中移动
C.甲烧杯中的电极反应式:+5e-+8H+=Mn2++4H2O
D.忽略溶液体积变化,Fe2(SO4)3浓度变为1.5 mol/L,则反应中转移的电子为0.1 mol
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【题目】H2C2O4为二元弱酸。20℃时,配制一组c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2 O42-) =0.100mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液,溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.由图可知:Ka2(H2C2O4)的数量级为10-4
B.若将0.05mol NaHC2O4和0.05mol Na2C2O4固体完全溶于水配成1L溶液,所得混合液的pH为4
C.c(Na+)=0.100mol·L-1的溶液中:c(H+)+c(H2C2O4)=c(OH-)+c(C2O42-)
D.用标准的氢氧化钠溶液滴定H2C2O4溶液,可用酚酞做指示剂
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【题目】醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·H2O]为砖红色晶体,难溶于冷水,易溶于酸,在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂,将三价铬还原为二价铬;二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示,回答下列问题:
(1)仪器a的名称是___________。
(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中,加入少量蒸馏水,按图连接好装置,打开K1、K2,关闭K3。
①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为_______。
②同时c中有气体产生,该气体的作用是______。
(3)打开K3,关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d,其原因是_______;
(4)指出装置d可能存在的缺点________。
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【题目】标准状况下,m g气体A与n g气体B的分子数目一样多,下列说法不正确的是( )
A. 在任意条件下,若两种分子保持原组成,则其相对分子质量之比为m∶n
B. 25 ℃、1.25×105 Pa时,两气体的密度之比为n∶m
C. 同质量的A、B在非标准状况下,其分子数之比为n∶m
D. 相同状况下,同体积的气体A与B的质量之比为m∶n
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【题目】某水溶液中可能含有Na+、Al3+、Fe3+、Mg2+、Ba2+、NH4+、Cl-、SO42-离子中的若干种。某同学取200 mL该溶液分成两等份依次进行如下实验:①向第一份溶液中加过量的NaOH溶液后加热,充分反应后生成0.02 mol气体(标况),无沉淀产生,同时得到溶液甲;②向溶液甲中通入过量的CO2,充分反应生成白色沉淀,沉淀经过滤、洗涤、灼烧至恒重得到1.02 g固体;③向第二份溶液中加入足量的BaCl2溶液,充分反应生成白色沉淀,沉淀用盐酸充分洗涤、干燥,得到11.65 g固体。据此,该同学得到的结论正确的是( )
A. 实验①中产生的气体为氨气,并可得原溶液中c(NH4+)=0.02 mol/L
B. 实验③中的沉淀里一定有BaSO4,可能有Mg(OH)2
C. 若要确定原溶液中是否含有Cl-,无需另外再设计实验验证
D. 原溶液中一定含有Na+,且c(Na+)≥0.2 mol/L
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【题目】我国科学家借助自主研制的新型钨钴合金催化剂攻克了单壁碳纳米管结构的可控制备难题。
(1)基态钴原子的核外电子排布式为_______。单壁碳纳米管可看作石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圆柱体,其碳原子的杂化方式为_______。
(2)纳米结构氧化钴可在室温下将甲醛(HCHO)完全催化氧化,已知甲醛各原子均满足稳定结构,甲醛分子属_______分子(选填“极性”“非极性”),其立体构型为____。
(3)橙红色晶体羰基钴Co2(CO)8的硬度小,不导电,可溶于多数有机溶剂。该晶体属于____晶体,三种元素电负性由大到小的顺序为(填元素符号)_______。配体CO中σ键与π键数之比是__________。
(4)元素铁、钴、镍并称铁系元素,性质具有相似性。某含镍化合物结构如图1所示,分子内的作用力不可能含有__________(填序号)。
A 离子键 B 共价键 C 金属键 D 配位键 E 氢键
(5)钨为熔点最高的金属,硬度极大,其晶胞结构如图2所示,已知钨的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则每个钨原子的半径r=_____________nm。(只需列出计算式)
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