【题目】科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用。
Ⅰ.CO2可用来合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H=akJ/mol
请回答:
(1)已知:H2和CH2=CH的燃烧热分别是285.8kJ/mol和1411.0kJ/mol,且H2O(g)H2O((1)△H=-44.0kJ/mol,则a=________kJ/mol。
(2)上述由CO2合成CH2=CH2的反应在________下自发进行(填“高温”或“低温”)。
(3)在体积为1L的恒容密闭容器中,充入3molH2和1molCO2,测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1所示。下列说法正确的是________。
A.平衡常数大小:KMN
B.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率可能位于点M1
C.图1中M点时,乙烯的体积分数为7.7%
D.当压强或n(H2)/n(CO2)不变时均可证明化学反应已达到平衡状态
(4)保持温度不变,在体积为V L的恒容容器中以n(H2)∶n(CO2)=3∶1的投料比加入反应物,t0时达到化学平衡。请在图2中作出容器内混合气体的平均相对分子质量随时间变化的图象。___________
Ⅱ.利用“Na-CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池,以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料,总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2,其工作原理如图3所示:
(5)放电时,正极的电极反应式为__________________。
(6)若生成的Na2CO3和C全部沉积在正极表面,当转移0.2mole-时,正极增加的质量为_______g。
(7)选用高氯酸钠四甘醇二甲醚做电解液的优点是_____________________。
【答案】 -127.8 低温 C 【作图要求:O点坐标(0,12.5),t0平衡时在12.5到20之间。】 3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C 11.2 导电性好、与金属钠不反应、难挥发等特点
【解析】I.(1). ① H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=285.8kJ/mol;
② C2H4(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2CO2(g) △H=1411.0kJ/mol;
③ H2O(g)═H2O(l) △H=44kJ/mol
根据盖斯定律:6×①②4×③得2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H=6×(285.8kJ/mol)(1411.0kJ/mol)4×(44kJ/mol)= 127.8kJ/mol,故答案为:127.8;
(2). 根据上面所得热化学方程式可知,△H<0即正向为放热反应,2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)反应前后气体体积减小,熵变△S<0,要满足△HT△S<0,应在低温下能自发进行,故答案为:低温;
(3). A. 升高温度二氧化碳的平衡转化率降低,则升温平衡逆向移动,所以M点化学平衡常数大于N点,故A错误;B. 催化剂不能使平衡发生移动,由图象可知,其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率位于点M,故B错误;C. 在体积为1L的恒容密闭容器中,充入3mollH2和1molCO2,图中M点时二氧化碳转化率为50%,
6H2(g)+2CO2(g) CH2=CH2 (g)+4H2O(g)
起始量(mol) 3 1 0 0
变化量(mol) 1.5 0.5 0.25 1
平衡量(mol) 1.5 0.5 0.25 1
产物CH2=CH2的体积分数=×100%=7.7%,故C正确;D.由方程式可知,当压强不变时,说明反应达到了平衡状态;因H2和CO2的起始加入量等于化学计量数之比,则反应过程中n( H2)/n(CO2 )始终不变,所以n( H2)/n(CO2 )不变不能证明化学反应已达到平衡状态,故D错误;答案选C;
(4).反应前混合气体的平均相对分子质量==12.5,所以起点坐标为(0,12.5),随着反应进行,气体的物质的量减小,混合气体的平均相对分子质量增大,至t0时达到化学平衡,若全部转化为CH2=CH2和H2O平均相对分子质量==20,则t0达平衡时应在区间12.5到20之间,所以图象为,故答案为:;
II. (5).在正极上,CO2得电子发生还原反应,故电极方程式为3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C,故答案为:3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C;
(6).由正极发生的电极反应:3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C
3 4 2 1
0.15 0.2 0.1 0.05
m(总)=m(Na2CO3)+m(C)=106g/mol×0.1mol+12g/mol×0.05mol=11.2g,故答案为:11.2;
(7).选用髙氯酸钠四甘醇二甲醚做电解液的优点是导电性好,与金属钠不反应,难挥发等,故答案为:导电性好、与金属钠不反应、难挥发等有点。
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列物质间的转化,通过一步反应不能实现的是( )
A.CO2→Na2CO3
B.FeCl3→FeCl2
C.H2SiO3→Na2SiO3
D.S→SO3
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下表是元素周期表的一部分,针对表中的①~⑩中元素,用元素符号或化学式填空回答以下问题:
主族 | IA | IIA | IIIA | IVA | VA | VIA | VIIA | 0 |
二 | ① | ② | ||||||
三 | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ | ⑦ | ⑧ | ||
四 | ⑨ | ⑩ |
(1)在③~⑦元素中,原子半径最大的是 ,其离子的原子结构示意图为
(2)元素的最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的 ,碱性最强的是 ,呈两性的氢氧化物是 ;
(3)按要求写出下列两种物质的电子式:①的氢化物 ;⑨的最高价氧化物的对应的水化物 ;
(4)在⑦与⑩的单质中,化学性质较活泼的是 ,可用什么化学反应说明该事实(写出反应的化学方程式): 。
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】如图为实验室某浓盐酸试剂瓶标签上的有关数据,试根据标签上的有关数据回答下列问题:
盐酸
分子式:HCl
相对分子质量:36.5
密度:1.19 g·cm-3
HCl的质量分数:36.5%
(1)该浓盐酸中HCl的物质的量浓度为_________mol·L -1 。
(2)取用任意体积的该盐酸溶液时,下列物理量中不随所取体积的多少而变化的是________。
A.溶液中HCl的物质的量 B.溶液的浓度
C.溶液中Cl- 的数目 D.溶液的密度
(3)某学生取上述浓盐酸100mL,
①若加水稀释到500 mL,所得盐酸的物质的量浓度为________mol·L -1 。
②若需使该溶液的质量分数变为原来的,应该加______mL蒸馏水。
③若需使该溶液的物质的量浓度变为原来的,需加蒸馏水的体积______119mL(该空填“>”“<”或“=”)。
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】已知蛋白质含有C、H、O、N等元素。下列关于自然界中氮循环的说法错误的是
A. 含氮无机物和含氮有机物可相互转化
B. 碳、氢、氧三种元素也可能参与了氮循环
C. 铵盐转化为硝酸盐,发生了还原反应
D. 目前人工固氮的反应为N2+3H22NH3
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】如图所示的电化学装置,可用于净化处理厕所排放废水中的尿素(H2 NCON H2),同时产生电能.下列有关说法不正确的是( )
A.右侧的多孔碳电极是原电池的负极
B.电解质溶液中H十向左侧移动
C.正极上发生还原反应:H2NCONH2+H2O﹣6e﹣═CO2+N2+6H+
D.电极上消耗标准状况下33.6LO2 , 电路中转移6 mol电子
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