【题目】运用化学链燃烧技术有利于提高燃料利用率。化学链燃烧技术的基本原理是将传统的燃料与空气直接接触反应的燃烧借助于载氧剂(如Fe2O3、FeO等)的作用分解为几个气固反应,燃料与空气无需接触,由载气剂将空气中的氧传递给燃料。回答下列问题:
(1)用Fe2O3作载氧剂的化学链燃烧部分热化学方科式及循环转化的原理如下:
I.C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g) △H1
II.Fe2O3(s)+1/3CO(g)=2/3Fe3O4(s)+1/3CO2(g) △H2
III.Fe2O3(s)+1/3H2(g)=2/3Fe3O4(s)+1/3H2O(g) △H3
IV.Fe3O4(s)+1/4O2(s)=3/2Fe2O3 (s) △H4
①在反应器B中进行的反应是_______(填反应前面的代号);“物质2”是______(填化学式)。
②反应C(s)+O2(g)=CO2(g)的△H=______(用△H1、△H2、△H3、△H4表示)。
(2)用FeO作载氧剂部分反应的lgKp[Kp是用平衡分压代替平衡浓度(平衡分压=总压×物质的量分数)]与温度的关系如下图所示:
①图中涉及的反应中,属于吸热反应的是______(填反应前面的代号)。
②恒容密闭容器中进行反应:CH4(g) +4FeO(s)=4Fe(s) +2H2O(g)+CO2(g),不能说明该反应已达到化学平衡的标志是______( 填字母)。
a.v正(CH4)=v正(CO2)
b.气体的压强不再随时间变化
c.气体的密度不再随时间变化
d.单位时间内断裂C-H键与断裂H-O键数目相等
③若某恒容密闭容器中只发生反应I和II,平衡时对应上图中Q 处时,容器中气体分压p(X)间应满足的关系是__________。
④在某密闭容器中充入0.8 molCO和0.2 mol CO2 并加入足量的FeO,只发生反应I,在R点(lgKp=0),则CO的平衡转化率为________。
(3)若用CaSO4作载氧剂进行化学链燃烧时,CaSO4与CO发生反应生成CaS,则反应的化学方程式是__________________。
【答案】 II、III Fe3O4 △Hl+3△H2+3△H3+4△H4 II、III a p(CH4)=p(CO)·p2(H2O) 37.5% CaSO4+4COCaS+4CO2
【解析】①由循环转化图可知,反应器A消耗空气中的氧气,生成了载氧剂,反应器B中载氧剂将合成气中的CO、H2分别氧化为CO和H2O,本身被还原,因此,在反应器B中进行的反应是II、III;“物质2”是Fe3O4。
②根据盖斯定律,反应C(s)+O2(g)=CO2(g)可由I+II×3+III×3+IV×4得到,因此,△H=△Hl+3△H2+3△H3+4△H4 ;
(2)①从lgKp与温度的关系图中可看出,反应II、III的lgKp随温度升高而增大,即升高温度平衡向正反应方向移动,故反应II、III属于吸热反应;
②CH4(g)+4FeO(s)4Fe(s)+2H2O(g)+CO2(g),a.v正(CH4)=v正(CO2),两个都表示正反应速率,不能说明已达平衡,应选a;b.由于两边气体分子数不相等,当气体的压强不再随时间变化,说明各成分含量不再改变,达到平衡;c.由于恒容,且FeO和Fe为固体,当气体的密度不再随时间变化,说明各组分物质的量不再改变,达到平衡;d.单位时间内断裂C-H键数目等于断裂H-O键数目,即甲烷的消耗速率等于水的消耗速率,说明v正=v逆,已达平衡;故选a。
③若只发生反应I和II,平衡时对应上图中Q处时,两条曲线相交,两个反应的平衡常数相等,因KI=p(CO2)/p(CO),KII=p2(H2O)p(CO2)/p(CH4),KI=KII,p(CH4)=p(CO)·p2(H2O);
④ CO(g)+FeO(s)Fe(s)+CO2(g)
起始物质的量(mol) 0.8 0.2
转化的物质的量(mol)x x
平衡时物质的量(mol)0.8-x 0.2+x
由于在R点(lgKp=0),则Kp=c(CO2)/c(CO)=n(CO2)/n/c(CO)==1 ,解得:x=0.3,则CO的平衡转化率为×100%=37.5%;
综上,本题答案为:a ;p(CH4)=p(CO)·p2(H2O); 37.5%
(3)CaSO4与CO发生氧化还原反应生成CaS,硫的化合价降低,根据氧化还原反应化合价升降规律,可判断另一产物为CO2则反应的化学方程式是CaSO4+4COCaS+4CO2,本题答案为:CaSO4+4COCaS+4CO2。
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【题目】下列反应中,既是化合反应,又是氧化还原反应的是
A. 生石灰与水反应:CaO+ H2O =Ca(OH)2
B. 氯气通入溴化钠溶液:C12+2NaBr= 2NaCl+Br2
C. 铁和氯气反应:2Fe+3Cl22FeC13
D. 氯化钠溶液和浓硫酸混合加热:2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-50%。减少CO2 排放是一项重要课题。
(1)以CO2为原料抽取碳(C)的太阳能工艺如右图所示。
①过程1中每生成1mol FeO转移电子数为____________。
②过程2中发生反应的化学方程式为________________________________。
(2)CO2在新型钴基电催化剂作用下,转化为清洁燃料——甲酸。其工作原理如下图所示,写出生成甲酸的电极反应式:____________。
(3)航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理,可实现空间站中O2的循环利用。
Sabatier反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
水电解反应:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)
将原料气按n(CO2)∶n(H2)=1∶4 置于密闭容器中发生Sabatier反应,测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如下图所示(虚线表示平衡曲线)。
①温度过高或过低均不利于该反应的进行,原因是____________________________________。
②200℃达到平衡时体系的总压强为p,该反应平衡常数的计算式为________________(不必化简,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(4)一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反应。
①已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为-394 kJ·mo1-l、-242 kJ·mo1-l,Bosch反应的ΔH=__________ kJ·mo1-l。(生成焓指一定条件下由对应单质生成1mol 化合物时的反应热)
②一定条件下Bosch反应必须在高温下才能启动,原因是______________________________。
③新方案的优点是_________________________。
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【题目】可逆反应2A(g) 2B(g)+C(g)在恒定容积密闭容器中反应,下列选项中不能说明反应已达到平衡状态的是
A. 混合气体中A与B的物质的量之比保持恒定
B. 容器内气体总压强不再改变的状态
C. 用A、B、C的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2:2:1
D. 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
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【题目】下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是
A. 光照新制的氯水时,溶液的pH逐渐减小
B. 红棕色的NO2,加压后颜色先变深后变浅,但比原来要深
C. 500℃时比室温更利于合成氨
D. 用排饱和食盐水法收集Cl2
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【题目】若在加入铝粉能放出氢气的溶液中,分别加入下列各组离子,一定能大量共存的是
A. NH、SO、CO、K+ B. Na+、Ba2+、Ca2+、HCO
C. Mg2+、SO、K+、Cl- D. K+、Cl-、Na+、SO
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【题目】研究NO2、NO、CO污染物处理,对建设美丽中国具有重要意义。
(1)①NO2(g)+CO(g)==CO2(g)+NO(g)△H1=-234.00kJ/mol
②1/2N2(g)+1/2O2(g)=NO(g)△H2=-89.75kJ/mol
③2NO(g)+O2(g)==2NO2(g)△H3=-112.30kJ/mol。
若NO2气体和CO气体反应生成无污染气体,其热化学方程式为______________。
(2)某温度下,向10L密闭容器中分别充入0.1molNO2和0.2molCO,发生反应:2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g),经10min反应达到平衡,容器的压强变为原来的。
①0~10min内,CO的平均反应速率v(CO)=__________;
②若容器中观察到_____,可判断该反应达到平衡状态;
③为增大污染物处理效率,起始最佳投料比为______;
④平衡后,仅将CO、CO2气体浓度分别增加一倍,则平衡_____(填“右移”或“左移”或“不移动”)。
(3)在高效催化剂作用下用NH3还原NO2进行污染物处理。
①相同条件下,选用A、B、C三种催化剂进行反应,生成氮气的物质的量与时间变化如图a。活化能最小的是______(用E(A)、E(B)、E(C)表示三种催化剂下该反应活化能)。
②在催化剂A作用下测得相同时间处理NO2的量与温度关系如图b。试说明图中曲线先增大后减小的原因________(假设该温度范围内催化效率相同)。
(4)有人设想在含有NO2的酸性污水中加人填充有铝粉的多孔活性炭颗粒进行水的净化。试结合电极反应说明多孔活性炭的主要作用_____。
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【题目】下列反应属于取代反应的是( )
A.甲烷燃烧生成二氧化碳和水
B.乙醇与氧气反应生成乙醛
C.乙烯与溴反应生成1,2-二溴乙烷
D.甲烷与氯气反应生成一氯甲烷
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