【题目】CO2既是温室气体,也是重要的化工原料,二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向。
(1)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物,某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+ 2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H,在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
浓度/(mol/L)/时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
NO | 2.0 | 1.16 | 0.40 | 0.40 | 0.6 |
N2 | 0 | 0.42 | 0.80 | 0.80 | 1.2 |
CO2 | 0 | 0.42 | 080 | 0.80 | 1.2 |
①根据图表数据分析T1℃时,该反应在0~10min内的平均反应速率v(N2)=___mol·L-1·min-1;计算该反应的平衡常数K=__。
②若30min后只改变某一条件,据上表中的数据判断改变的条件可能是__(填字母编号)。
A.加入合适的催化剂 B.适当缩小容器的体积
C.通入一定量的NO D.加入一定量的活性炭
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2:3:3,则达到新平衡时NO的转化率___(填“升高”或“降低”),△H__0(填“>”或“<”)。
(2)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.1kJ·mol-1
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H
写出CO2(g)和H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式___。
(3)常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3。
①若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液中c(CO32-):c(HCO3-)=__。[常温下K1(H2CO3)=4.4×10-7、K2(H2CO3)=5×10-11]。
② 欲用5L Na2CO3溶液将23.3 g BaSO4固体全都转化为BaCO3,则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为_________。[已知:常温下Ksp(BaSO4)=1×10-7、Ksp(BaCO3)=2.5×10-6]。(忽略溶液体积积的变化)
【答案】0.042 4.0 BC 降低 < 2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=-122.7kJ·mol-1 1:2 0.52mol/L
【解析】
(1)①根据化学反应速率公式v=和平衡常数公式K=计算;
②根据影响平衡移动的因素判断;
③30min时NO、N2、CO2的浓度之比为0.40:0.80:0.80=1:2:2,升高温度NO、N2、CO2的浓度之比为2:3:3,即升高温度平衡向逆反应方向移动,则达到新平衡时NO的转化率降低,逆反应为吸热反应,ΔH<0;
(2)将反应编号,
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.1 kJ·mol-1(①式)
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=-24.5 kJ·mol-1(②式)
应用盖斯定律,①式×2+②可得答案;
(3)①若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液中氢离子浓度是10-10mol/L,根据碳酸的第二步电离平衡常数可知溶液中c(CO32-):c(HCO3-)==1:2;
②硫酸钡的物质的量是23.3g÷233g/mol=0.1mol,消耗碳酸钠是0.1mol。根据方程式BaSO4+CO32-=BaCO3+SO42-可以解答。
(1)①在0~10min内的平均反应速率υ(N2)=(0.42mol/L-0mol/L)÷10min=0.042mol/(L·min)。20min~30min各物质的物质的量浓度不变,说明反应已经达到平衡,即平衡时NO、N2、CO2物质的量浓度依次为0.40mol/L、0.80mol/L、0.80mol/L,该反应的平衡常数K===4.0;
②30min后改变一个条件,40min时NO、N2、CO2的浓度都变为30min时的1.5倍。A项,加入合适的催化剂,平衡不移动,各物质物质的量浓度不变,不可能;B项,适当缩小容器的体积,平衡不移动,但各物质物质的量浓度成比例增大,可能;C项,通入一定量的NO,由于C是固体,相当于增大压强,平衡不移动,但各物质物质的量浓度成比例增大,可能;D项,加入一定量的活性炭,由于C是固体,平衡不移动,各物质物质的量浓度不变,不可能;答案选BC;
③30min时NO、N2、CO2的浓度之比为0.40:0.80:0.80=1:2:2,升高温度NO、N2、CO2的浓度之比为2:3:3,即升高温度平衡向逆反应方向移动,则达到新平衡时NO的转化率降低,逆反应为吸热反应,ΔH<0;
(2)将反应编号,
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=-24.5 kJ·mol-1(②式)
应用盖斯定律,①式×2+②式得2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=2ΔH1+ΔH2=2×(-49.1kJ/mol)+(-24.5kJ/mol)=-122.7kJ/mol,反应的热化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=-122.7kJ/mol;
(3)①若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液中氢离子浓度是10-10mol/L,根据碳酸的第二步电离平衡常数可知溶液中c(CO32-):c(HCO3-)==1:2;
②硫酸钡的物质的量是23.3g÷233g/mol=0.1mol,消耗碳酸钠是0.1mol。根据方程式BaSO4+CO32-=BaCO3+SO42-可知反应后溶液中硫酸根的浓度是0.1mol÷5L=0.02mol/L,则碳酸根的浓度是,所以所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为0.5mol/L+=0.52mol/L。
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【题目】制备(NH4)2Fe(SO4)26H2O的实验中,需对过滤出产品的母液pH<1进行处理。室温下,分别取母液并向其中加入指定物质,反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是( )
A.通入过量Cl2:Fe2+、H+、NH4+、Cl-、SO42-
B.加入过量NaClO溶液:NH4+、Fe2+、H+、SO42-、ClO-
C.加入过量NaOH溶液:Na+、Fe2+、NH4+、SO42-、OH-
D.加入过量NaClO和NaOH的混合溶液:Na+、SO42-、Cl-、ClO-、OH-
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【题目】利用N2O4通过电解法制备N2O5,反应方程式为N2O4+2HNO3=2N2O5+H2↑,工作原理如图所示,下列叙述正确的是
A.惰性电极a上发生还原反应
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.阳极区反应式为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+
D.反应时质子由右向左移动通过隔膜
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【题目】根据下列图示所得出的结论正确的是( )
A. 图甲表示pH相同的NaOH溶液与氨水稀释过程pH的变化,曲线a对应氨水
B. 图乙表示某放热反应分别在有、无催化剂的情况下,反应过程中的能量变化
C. 图丙表示CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)的反应速率随时间的变化,在t1时改变的条件是加入催化剂
D. 图丁表示用0.0100mol·L-1的硝酸银标准溶液滴定浓度均为0.1000mol·L-1 Cl-、Br-及I-的混合溶液时,先沉淀的是Cl-
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【题目】将2 mol I2(g)和1 mol H2置于某2 L密闭容器中,在一定温度下发生反应:I2(g)+H2(g)2HI(g) ΔH<0,并达平衡,HI的体积分数φ(HI)随时间变化如图曲线(Ⅱ)所示。
(1)达平衡时,I2(g)的物质的量浓度为_______。
(2)若保持温度不变,在另一相同的2 L的密闭容器中加入a mol I2(g)、b mol H2和c mol HI(a、b、c均大于0),发生反应,达平衡时,HI的体积分数仍为0.60,则a、b、c的关系是______。
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【题目】三草酸合铁酸钾晶体{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}易溶于水,难溶于乙醇,可用于摄影和蓝色印刷.以铁屑为原料的制备流程如下:
回答下列问题:
(1)流程中“①”加入的稀硫酸需稍过量,其目的是________________;若要从所得溶液中得到绿矾FeSO4·7H2O,必须进行的实验操作是________(按顺序填写)。
a.过滤洗涤 b.蒸发浓缩 c.冷却结晶 d.灼烧 e.干燥
(2)流程中“②”需过滤分离,则加入H2C2O4发生反应的化学方程式为__________。
(3)流程中“③”需控制溶液温度不高于40 ℃,理由是________________;该步反应的化学方程式为________________________;得到K3[Fe(C2O4)3]溶液后,加入乙醇,然后进行过滤,加入乙醇的理由是________________________________。
(4)所得晶体中C2O42-含量的测定可用酸性KMnO4标准溶液滴定。滴定过程中发现,开始时滴入1滴KMnO4标准溶液,紫红色褪去很慢,滴入一定量后,紫红色很快褪去,原因可能是______。
(5)三草酸合铁酸钾晶体在110 ℃可完全失去结晶水,继续升高温度可发生分解反应。
①分解得到的气体产物用如下装置进行实验:
检查装置气密性后,先通一段时间的N2,其目的是____________________;结束实验时,先熄灭酒精灯再通入N2至常温。实验过程中观察到B、F中澄清石灰水都变浑浊,E中有红色固体生成,则分解得到的气体产物是______________。
②分解得到的固体产物含有K2CO3、FeO、Fe,加水溶解、过滤、洗涤、干燥,得到含铁样品。现设计下列两种实验方案对该样品进行铁元素含量测定:
(甲)
(乙) 酸性KMnO4溶液V mL
你认为以上________(填“甲”或“乙”)方案可确定样品的组成,测得铁元素的含量是________。
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【题目】常温下,向10mL0.01mol/L的草酸溶液中逐滴加入0.01mol/L的KOH溶液,所得溶液中H2C2O4、HC2O4-、C2O42-、三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.NaHC2O4溶液中HC2O4-的水解程度大于电离程度
B.当V(KOH)=5mL时,c(K+)+c(H+)=c(HC2O4-)+c(OH-)+c(C2O42-)
C.当V(KOH)=20mL时,溶液中存在:c(OH-)-c(H+)=c(HC2O4-)+2c(H2C2O4)
D.当V(KOH)=15mL时,溶液中存在:c(K+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(H+)
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【题目】某同学采用工业大理石(含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质)制取CaCl2·6H2O,设计了如下流程:
下列说法不正确的是
A. 固体I中含有SiO2,固体II中含有Fe(OH)3
B. 使用石灰水时,要控制pH,防止固体II中Al(OH)3转化为AlO2-
C. 试剂a选用盐酸,从溶液III得到CaCl2·6H2O产品的过程中,须控制条件防止其分解
D. 若改变实验方案,在溶液I中直接加氨水至沉淀完全,滤去沉淀,其溶液经蒸发浓缩、冷却结晶也可得到纯净CaCl2·6H2O
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【题目】X、Y、Z、W四种短周期元素的原子序数依次增大,原子最外层电子数之和为13,X的原子半径比Y的小,X与W同主族,Z的族序数是其周期数的3倍,下列说法中正确的是
A.四种元素简单离子的半径:X<Y<Z<W
B.X与Y形成的离子化合物中既含离子键又含共价键
C.离子化合物W2Z2中阴阳离子数之比为1:1
D.只含X、Y、Z三种元素的化合物一定是共价化合物
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