【题目】“绿色”和“生态文明”是未来的发展主题,而CO2的有效利用可以缓解温室效应,解决能源短缺问题。
(1)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H
已知:反应1 CH4(g)═C(s)+2H2(g) △H1= +75kJ/mol
反应2 2CO(g)═C(s)+CO2(g) △H2=-172kJ/mol
则该催化重整反应的△H=___kJmol-1。
(2)有科学家提出可利用FeO吸收CO2:6FeO(s)+CO2(g)2Fe3O4(s)+C(s),对该反应的描述正确的是__。
A.增大FeO的投入量,利于平衡正向移动
B.压缩容器体积,可增大CO2的转化率,c(CO2)减小
C.恒温恒容下,气体的密度不变可作为平衡的标志
D.恒温恒压下,气体摩尔质量不变可作为平衡的标志
E.若该反应的△H﹤0,则达到化学平衡后升高温度,CO2的物质的量会增加
(3)为研究CO2与CO之间的转化,让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)2CO(g) H,测得压强、温度对CO的体积分数[φ(CO)%]的影响如图所示,回答下列问题:
①图中p1、p2、p3的大小关系是______,图中a、b、c三点对应的平衡常数Ka、Kb、Kc的大小关系是______。
②900℃、1.013MPa时,1molCO2与足量碳反应达平衡后容器的体积为VL,CO2的转化率为___(保留一位小数),该反应的平衡常数K=___。
③将②中平衡体系温度降至640℃,压强降至0.1013MPa,重新达到平衡后CO2的体积分数为50%。条件改变时,正反应速率______逆反应速率(填“>”、“<”或“=”)。
(4)在NaOH溶液中通入一定量的CO2气体,所得溶液中c(HCO3-):c(CO32-)=4:1,此时溶液pH=______。(已知:室温下,H2CO3的k1=4×10-7,k2=5×10-11。lg2=0.3)
【答案】+247 CE p1<p2<p3 Ka=Kb<Kc 66.7% < 9.7
【解析】
(1)根据盖斯定律,将已知的两个热化学方程式叠加,可得催化重整的热化学方程式的反应热;
(2)根据化学平衡状态的特征及外界条件对化学平衡移动的影响分析判断;
(3)①反应C(s)+CO2(g)2CO(g)是气体分子数增多的反应,随着反应进行,体系压强增大;化学平衡常数只随温度的改变而改变;
②900℃、1.013MPa时,平衡时CO的体积分数为80%,计算CO2转化的量,转化率就是转化的量与起始量比值的百分数,将各组分的平衡浓度代入平衡常数表达式计算化学平衡常数;
③根据改变条件前后CO2的体积分数的变化判断,根据反应商判断化学反应的方向;
(4)所得溶液c(HCO3-):c(CO32-)=4:1,根据K2==5×10-11,计算c(H+),再根据pH=-lgc(H+)计算溶液pH。
(1)①CH4(g)═C(s)+2H2(g) △H1= +75kJ/mol
②2CO(g)═C(s)+CO2(g) △H2=-172kJ/mol
根据盖斯定律,将热化学方程式①-②,整理可得:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+(75+172)kJ/mol=+247kJ/mol;
(2) A.FeO是固体,增大FeO的投入量,不能使化学平衡发生移动,A错误;
B.该反应的正反应是气体体积减小的反应,压缩容器体积,即增大压强,化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动,最终达到平衡时CO2的转化率增大,但平衡移动的趋势是微弱的,不能抵消。又由于压缩体积导致的物质的浓度增大,因此平衡时c(CO2)增大,B错误;
C.恒温恒容时,气体的质量是变量,容器的容积不变,气体的密度也为变量,若气体密度不变,则反应达到平衡状态,因此可作为平衡的标志,C正确;
D.反应混合物中只有CO2为气体,恒温恒压下,气体摩尔质量始终不变,因此不可作为平衡的标志,D错误;
E.若该反应的△H﹤0,则达到化学平衡后,若升高温度,化学平衡逆向移动,最终达到平衡时CO2的物质的量会增加,E正确;
故合理选项是CE;
(3)①反应C(s)+CO2(g)2CO(g)是气体体积增大的反应,随着反应进行,体系压强增大。减小压强有助于化学平衡正向移动,表明压强低时对应着的CO体积分数较高,则p1、p2、p3的大小关系是:p1<p2<p3;
化学平衡常数只随温度的改变而改变,在压强不变时,升高温度,CO含量增大,说明升高温度,化学平衡正向移动,化学平衡常数增大,因此a、b、c三点对应的平衡常数大小关系是:Ka=Kb<Kc;
②900℃、1.013MPa时,设反应转化的CO2的物质的量为xmol,则平衡时n(CO)=2x,n(CO2)=1-x,根据图象可知平衡时CO的体积分数为80%,则×100%=80%,解得x=,所以CO2的转化率为:×100%=66.7%;
平衡时各种气体的浓度,c(CO)=,c(CO2)=,所以根据化学平衡常数的含义,可得此时反应的化学平衡常数K=;
③反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的正反应是气体分子数增大的吸热反应,降低压强,升高温度均有利于反应正向进行,所以将②中平衡体系温度降至640℃,压强降至0.1013 MPa,降低温度减小压强,使正、逆反应速率均减小,重新达到平衡后CO2的体积分数为50%,设反应转化的CO2
(4)所得溶液c(HCO3-):c(CO32-)=4:1,由于K2==5×10-11,则c(H+)=2.0×10-10,所以溶液的pH=-lgc(H+)=10-0.3=9.7。
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【题目】CuCl用于石油工业脱硫与脱色,是一种不溶于水和乙醇的白色粉末,在潮湿空气中可被迅速氧化。实验室用CuSO4-NaCl混合液与Na2SO3溶液反应制取CuCl。
回答以下问题:
(1)图中仪器1的名称是________;制备过程中Na2SO3过量会发生副反应生成[Cu(SO3)2]3-,为提高产率,仪器2中所加试剂应为_________(填“A”或“B”)。
A.CuSO4-NaCl混合液 B.Na2SO3溶液
(2)如图是体系pH随时间变化关系图:
写出制备CuCl的离子方程式_______________;
(3)如图是产率随pH变化关系图,实验过程中往往用CuSO4- Na2CO3混合溶液代替Na2SO3溶液,其中Na2CO3的作用是__________________并维持pH在____________左右以保证较高产率。
(4)反应完成后经抽滤、洗涤、干燥获得产品。抽滤所采用装置如图所示,其中抽气泵的作用是使吸滤瓶与安全瓶中的压强减小,跟常规过滤相比,采用抽滤的优点是_________________(写一条);洗涤时,用“去氧水”作洗涤剂洗涤产品,作用是__________________________。
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【题目】用类推的方法可能会得出错误结论,因此推出的结论需要经过实践的检验才能确定其正确与否。下列有关推论正确的是( )
①BrCl的化学性质和Cl2相似,Cl2与水反应是氧化还原反应,BrCl+H2O=HCl+HBrO也是氧化还原反应
②Fe3O4可以写成FeOFe2O3的形式,Pb3O4也可写成PbOPb2O3的形式
③37℃时,Fe3+能催化H2O2的分解;80℃时,MnO2、过氧化氢酶也能催化H2O2的分解
④电解CuCl2溶液阴极析出Cu,电解AlCl3溶液阴极上析出的是Al
A.0句B.1句C.2句D.3句
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【题目】25℃时,水的电离达到平衡:H2OH++OH-,下列叙述正确的是 ( )
A.将水加热,增大,pH不变
B.向水中加入少量盐酸,增大,不变
C.向水中加入NaOH固体,平衡逆向移动,降低
D.向水中加入FeCl3固体,平衡正向移动,增大
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【题目】已知NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )
A.3 g 3He含有的中子数为1NA
B.1 L 0.1 mol·L1磷酸钠溶液含有的数目为0.1NA
C.1 mol K2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA
D.常温下,11g CO2所含的共用电子对数目为NA
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【题目】无水三氯化铬(CrCl3)为紫色晶体,在工业上主要用作媒染剂和催化剂,某化学小组用Cr2O3和CCl4在高温下制备无水三氯化铬,部分实验装置如图所示。
已知:①CrCl3熔点为83℃,易潮解,易升华,易溶于水但不易水解,高温下易被氧气氧化;②Cr2O3和CCl4在高温下反应的产物为CrCl3和光气(COCl2 )。请回答下列问题:
(1)装置A是氮气制备装置,氮气的作用是____________。
(2)装置B的作用为________。装置C和装置E的水槽中应分别盛有__________、____________。
(3)装置D中生成CrCl3和光气(COCl2 )的化学方程式为_________。
(4)该实验装置有设计不合理的地方,请写出改进方法:_________(写一点即可)
(5)产品中CrCl3质量分数的测定:
(i)称取0.3000 g得到的CrCl3样品溶于水并于250mL容量瓶中定容。
(ii)取25.00mL样品溶液于带塞的锥形瓶中,加热至沸腾后加入稍过量的Na2O2,稀释并加热煮沸,再加入过量的H2SO4酸化,将Cr3+氧化为Cr2O72-;再加入过量的KI固体,加塞摇匀,使铬完全以Cr3+形式存在
(iii)加入1mL指示剂,用0.0250 mol·L-1标准Na2S2O3溶液滴定至终点,平行测定三次,平均消耗标准Na2S2O3溶液21.00mL(已知2Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI)
①ii中加入稍过量的Na2O2后要加热煮沸,其主要原因是____________;加入KI发生反应的离子方程式为________________
②滴定实验可选用的指示剂为____________产品中CrCl3质量分数为_______%(结果保留两位有效数字)
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【题目】对于可逆反应mA(s)+nB(g)eC(g)+fD(g),当其他条件不变时,C的体积分数[φ(C)]在不同温度(T)和不同压强(p)下随时间(t)的变化关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.达到平衡后,若使用催化剂,C的体积分数将增大
B.该反应的ΔH<0
C.化学方程式中,n>e+f
D.达到平衡后,增加A的质量有利于化学平衡向正反应方向移动
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【题目】某化学课外小组用图装置制取溴苯。先向分液漏斗中加入苯和液溴,再将混合液慢慢滴入反应器A(A下端活塞关闭)中。
(1)写出A中反应的化学方程式_______________。
(2)观察到A中的现象是_____________________。
(3)实验结束时,打开A下端的活塞,让反应液流入B中,充分振荡,目的是________,写出有关的化学方程式______________________________。
(4)C中盛放CCl4的作用是________________。
(5)能证明苯和液溴发生的是取代反应,而不是加成反应,可向试管D中加入AgNO3溶液,若产生淡黄色沉淀,则能证明。另一种验证的方法是向试管D中加入_______,现象是________。
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【题目】以下是某课题组设计的合成聚酯类高分子材料的路线:
已知:同一碳原子上连两个羟基时结构不稳定,易脱水生成醛或酮
请根据以上信息回答下列问题:
(1)烃A的结构简式为________、
(2)A的化学名称为________。
(3)由B生成C的化学方程式为________。
(4)C的同分异构体中,既能与FeCl3溶液发生显色反应,又能发生银镜反应的有机物共有________种,其中在核磁共振氢谱中出现五组峰的有机物的结构简式为__________________________。
(5)D的结构简式为________,D的某同分异构体中含有苯环的碳酸二酯在酸性条件下发生水解反应的化学方程式为__________________________。
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