二甲醚(CH3OCH3,沸点为-24.9℃)被称为21世纪的新型能源。科学家利用太阳能分解水生成的氢气与从烟道气中分离出的CO2在催化剂作用下合成二甲醚,并开发出直接以二甲醚为燃料的燃料电池。其合成流程如下:
(1)已知:CH3OCH3(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为:△H= -1455.0kJ·mol-1、△H=" -285.8" kJ·mol-1。写出以CO2、H2合成CH3OCH3的热化学方程式: ;
(2)15~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作CO2吸收剂。写出吸收CO2反应的化学方程式 ;
(3)一定条件下用CO2和H2合成二甲醚,反应物气流量对CO2的转化率、二甲醚的选择性(是指转化生成二甲醚的碳占已转化碳的比例)影响结果如图1所示,当控制气流量为28mL· min-1时,则生成0.3mol二甲醚需要通入CO2的物质的量为 ;
图1 图2
(4)图2为二甲醚燃料电池示意图。
①a电极的电极反应式为 ;
②若以1.12 L·min-l(标准状况)的速率向该电池中通入二甲醚,用该电池电解50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液,通电0.50 min后,计算理论上可析出金属铜的质量为 。
(1)
(2)
(3)20mol
(4)① CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+
② 6.4g (每空2分)
解析试题分析:(1)已知:CH30CH3(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为:△H=-1455.OkJ?mol-1、△H=-285.8kJ?mol-1,①CH30CH3(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1455.0kJ?mol-1;
②H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)△H=-285.8kJ?mol-1,依据盖斯定律②×6-①得到:
2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(l)△H=-259.8kJ?mol?1,写出以CO2、H2合成CH3OCH3的热化学方程式为:2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(l)△H=-259.8kJ?mol?1。
(2)15~20%的乙醇胺.(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作C02吸收剂,乙醇胺水溶液呈弱碱性是取代基氨基结合氢离子,使溶液中的氢氧根离子浓度增大,结合二氧化碳生成碳酸盐,反应的化学方程式为:2HOCH2CH2NH2+H2O+CO2?(HOCH2CH2NH3)2CO3。
(3)生产0.3mol二甲醚,理论上应生成二甲醚物质的量0.3mol÷5%=6mol,反应的反应的CO2的物质的量为12mol,实际通入的CO2的物质的量为12mol÷60%=20mol。
(4)①反应本质是二甲醚的燃烧,原电池负极发生氧化反应,二甲醚在负极放电,正极反应还原反应,氧气在正极放电.由图可知,a极为负极,b为正极,二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子,a电极的电极反应式为 CH3OCH3-12e-+3H2O═2CO2+12H+。
②若以1.12L?min-1(标准状况)的速率向该电池中通入二甲醚,用该电池电解500mL 2mol?L-1 CuS04溶液,通电0.50min后,通入二甲醚物质的量=1.12L/min×0.50min÷22.4L/mol
=0.025mol;依据电极反应电子守恒,CH3OCH3~12e-,n(e?)=0.025mol×12=0.3mol, 50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液,Cu2+共0.05mol×2mol?L?1=0.1mol,Cu2+完全反应,所以m(Cu)=0.1mol×64g/mol=6.4g
考点:本题考查热化学方程式的书写、电极方程式的书写及相关计算。
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
我国工业上主要采用以下四种方法降低尾气中的含硫量:
方法1 | 燃煤中加入石灰石,将SO2转化为CaSO3,再氧化为CaSO4 |
方法2 | 用氨水将SO2转化为NH4HSO3,再氧化为(NH4)2SO4 |
方法3 | 高温下用水煤气将SO2还原为S |
方法4 | 用Na2SO3溶液吸收SO2,再电解转化为H2SO4 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。工业上依此用CO生产燃料甲醇。
(1)甲图是反应时CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(CO)=__________________。
(2)乙图表示该反应进行过程中能量的变化。曲线b下的反应条件为 。该反应的焓变是________(填“ΔH<0”或“ΔH>0”),写出反应的热化学方程式:____________________________________;选择适宜的催化剂__________(填“能”或“不能”)改变该反应的反应热。
(3)该反应平衡常数K的表达式为_____________________________________________,
温度升高,平衡常数K________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(4)恒容条件下,下列措施中能使增大的有____________。
a.降低温度
b.充入He气
c.再充入1 mol CO和2 mol H2
d.使用催化剂
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
某实验小组用0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液进行中和热的测定。
Ⅰ.配制0.50 mol·L-1 NaOH溶液
(1)若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体 g。
(2)从下图中选择称量NaOH固体所需要的仪器是(填字母): 。
名称 | 托盘天平 (带砝码) | 小烧杯 | 坩埚钳 | 玻璃棒 | 药匙 | 量筒 |
仪器 | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
序号 | a | b | c | d | e | f |
温度 实验次数 | 起始温度t1/℃ | 终止温度t2/℃ | 温度差 平均值 (t2-t1)/℃ | ||
H2SO4 | NaOH | 平均值 | |||
1 | 26.2 | 26.0 | 26.1 | 29.6 | |
2 | 27.0 | 27.4 | 27.2 | 31.2 | |
3 | 25.9 | 25.9 | 25.9 | 29.8 | |
4 | 26.4 | 26.2 | 26.3 | 30.4 | |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
化学反应原理在工业生产中具有十分重要的意义。
(1)工业生产可以用NH3(g)与CO2(g)经过两步反应生成尿素,两步反应的能量变化示意图如下:
则NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的热化学方程式为 。
(2)已知反应Fe(s) +CO2(g) FeO(s) +CO(g) ΔH ="a" kJ/mol
测得在不同温度下,该反应的平衡常数K随温度的变化如下:
①该反应的化学平衡常数表达式K= ,a 0(填“>”、“<”或“=”)。在500℃ 2L密闭容器中进行反应,Fe和CO2的起始量均为4 mol,则5 min后达到平衡时CO2的转化率为 ,生成CO的平均速率v(CO)为 。
②700℃反应达到平衡后,要使该平衡向右移动,其他条件不变时,可以采取的措施有
(填字母)。
A.缩小反应器容积 | B.增加Fe的物质的量 |
C.升高温度到900℃ | D.使用合适的催化剂 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。
(1)处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol—1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol—1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程为 。
(2)降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化 转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H<0。
若在一定温度下,将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中,反应过程中各物质的浓度变化如图所示,该反应的化学平衡常数为K= 。
若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡将 移动(填“向左”、 “向右”或“不”)。
20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如上图所示的变化,则改变的条件可能是 (填序号)。
①加入催化剂 ②降低温度 ③缩小容器体积 ④增加CO2的量
(3)肼(N2H4)用亚硝酸(HNO2)氧化可生成氮的另一种氢化物,该氢化物的相对分子质量为43.0,其中氮原子的质量分数为0.977。写出肼与亚硝酸反应的化学方程式 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生,并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离,能得到非金属粉末和金属粉末。
(1)下列处理印刷电路板非金属粉末的方法中,不符合环境保护理念的是 (填字母)。
A.热裂解形成燃油 | B.露天焚烧 | C.作为有机复合建筑材料的原料 | D.直接填埋 |
温度(℃) | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
铜平均溶解速率(×10-3 mol·L-1·min-1) | 7.34 | 8.01 | 9.25 | 7.98 | 7.24 | 6.73 | 5.76 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH=-99 kJ/mol。
请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示__________、__________,E的大小对该反应的反应热有无影响?____________。该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点升高还是降低?___________。
(2)图中ΔH=__________kJ/mol;
(3)如果反应速率v(SO2)为0.05 mol/(L·min),则v(O2)=____mol/(L·min)
(4)已知单质硫的燃烧热为296 kJ/mol,计算由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH=_ 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
为了减少CO对大气的污染,某研究性学习小组拟研究CO和H2O反应转化为绿色能源H2。已知:
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566kJ·moL-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6KJ·moL-1
H2O (g)=H2O(l) △H=-44.0KJ·moL-1
(1)氢气的标准燃烧热△H= kJ·moL-1
(2)写出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的热化学方程式
(3)往 1L体积不变的容器中加入1.00mol CO和1.00mol H2O(g),在t℃时反应并达到平衡,若该反应的化学平衡常数K=1,则t℃时CO的转化率为 ;反应达到平衡后,升高温度,此时平衡常数将 (填“变大”、“不变”或“变小”),平衡将向 (填“正”或“逆”)方向移动。
(4)在CO和H2O反应转化为绿色能源H2中,为了提高CO的转化率,可采取的措施是 。
A.增大的CO浓度 | B.增大的H2O(g)浓度 | C.使用催化剂 | D.降低温度 |
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