【题目】CO2和CO可作为工业合成甲醇(CH3OH)的直接碳源,还可利用CO2据电化学原理制备塑料,既减少工业生产对乙烯的依赖,又达到减少CO2排放的目的。
(1)利用CO2和H2反应合成甲醇的原理为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。
上述反应常用CuO和ZnO的混合物作催化剂。相同的温度和时间段内,催化剂中CuO的质量分数对CO2的转化率和CH3OH的产率影响的实验数据如下表所示:
ω(CuO)/% | 10 | 20 | 30 | 4b | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
CH3OH的产率 | 25% | 30% | 35% | 45% | 50% | 65% | 55% | 53% | 50% |
CO2的转化率 | 10% | 13% | 15% | 20% | 35% | 45% | 40% | 35% | 30% |
由表可知,CuO的质量分数为________催化效果最佳。
(2)利用CO和H2在一定条件下可合成甲醇,发生如下反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),其两种反应过程中能量的变化曲线如下图a、b所示,下列说法正确的是(______)
B.a反应正反应的活化能为510kJ·mol-1
C.b过程中第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段为放热反应
D.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能和ΔH
E.b过程的反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段
(3)①在1L的恒定密闭容器中按物质的量之比1︰2充入CO和H2,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图1所示,则压强P2________P1(填“>”、“<”或“=”);平衡由A点移至C点、D点移至B点,分别可采取的具体措施为________、________;在c点时,CO的转化率为________。
②甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同,向甲中加入1molCO和2molH2,向乙中加入2molCO和4molH2,测得不同温度下CO的平衡转化率如图2所示,则L、M两点容器内压强:P(M)________2P(L);平衡常数:K(M)________K(L)。(填“>”、“<”或“=”)
(4)以纳米二氧化钛膜为工作电极,稀硫酸为电解质溶液,在一定条件下通入CO2进行电解,在阴极可制得低密度聚乙烯(简称LDPE)。
①电解时,阴极的电极反应式是________。
②工业上生产1.4×102kg的LDPE,理论上需要标准状况下________L的CO2。
【答案】60% ACE ①< 保持压强为p2,将温度由250℃升高到300℃ 保持温度为300℃,将压强由p3增大到p1 75% > < ①2n CO2 + 12nH+ + 12n e— == + 4n H2O ②2.24×105
【解析】
根据反应前后的能量变化分析反应是吸热还是放热;根据勒夏特列原理分析平衡的移动及计算转化率;根据电解原理书写电极反应及进行相关计算。
(1)由表可知,CuO的质量分数为50%催化效果最佳,故答案为:50%;
(2)A.由图所示:ΔH=419kJ·mol-1-510kJ·mol-1=-91kJ·mol-1,故A正确;
B.由图所示:a反应正反应的活化能为419kJ·mol-1,故B错误;
C.由图所示:第Ⅰ阶段反应之后的产物能量高于起始产物的能量,所以第Ⅰ阶为吸热反应,同时第Ⅰ阶段反应之后的产物能量高于最终产物的能量,所以第Ⅱ阶段为放热反应,故C正确;
D.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能,但ΔH不变,故D错误;
E.由图所示,b过程第Ⅱ阶段的活化能小于第Ⅰ阶段,所以反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段,故E正确;
故答案为:ACE;
(3)①根据勒夏特列原理,压强增大平衡正方向移动,由图所示,300度时,C点的转化率小于B点,故P2<P1;平衡由A点移至C点是恒压的条件下是使平衡逆向移动,措施为保持压强为p2,将温度由250℃升高到300℃;D点移至B点是温度不变平衡正向移动,可采取的具体措施为保持温度为300℃,将压强由p3增大到p1;在c点时,甲醇的体积分数为50%,设甲醇的物质的量为n,则反应的CO的物质的量为n,剩余CO的物质的量为1/3n,则CO的转化率为×100%= 75%;
故答案为:<;保持压强为p2,将温度由250℃升高到300℃;保持温度为300℃,将压强由p3增大到p1;75%;
②M和L点,CO的准化率相同,因为体积相同,且乙中气体是甲中气体的2倍,则相同温度时,P(M)=2P(L),M点的温度高,所以P(M)>2P(L);平衡常数只和温度有关,该反应为放热反应,温度越高反应进行的限度越小,平衡常数越小,所以K(M)<K(L);
故答案为:>;<;
(4)①电解时,阴极得电子,发生还原反应,电极反应式是2nCO2 + 12nH+ + 12n e— = + 4n H2O;
②n(CO2)==1×104,V(CO2)=22.4×104=2.24×105;
故答案为:2n CO2 + 12nH+ + 12n e— = + 4n H2O;2.24×105。
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【题目】下列溶液中物质的量浓度为1mol·L-1的是( )
A. 将20g NaOH固体溶解在500mL水中
B. 将10g NaOH固体溶解在水中配成250mL溶液
C. 将1L 10 mol·L-1的浓盐酸与9L水混合
D. 将标准状况下22.4L HCl气体溶于1L水中配成溶液(已知HCl极易溶于水,0℃时,1体积水能溶解500体积的氯化氢)
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【题目】下列选项中离子能大量共存的是( )
(1)与铝粉反应放出H2的无色溶液:NO3-、Al3+、Na+、SO42-
(2)含有大量NO3-的溶液:H+、Fe2+、Cl-、SO42-
(3)中性溶液:Fe3+、Al3+、NO3-、SO42-
(4)使pH试纸显蓝色的溶液:Cu2+、NO3-、Fe3+、SO42-
(5)含有大量Fe3+的溶液:Na+、SCN-、Cl-、I-
(6)常温下=1×10-12的溶液:K+、AlO2-、CO32-、Na+
(7)c(H+)=0.1 mol·L-1的溶液:Na+、NH4+、SO42-、S2O32-
A.(3)(6)B.(2)(3)(6)C.(6)D.(2)(6)(7)
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【题目】镁一空气电池是一种能被水激活的一次性储备电池,原理如图所示。下列说法错误的是
A. 放电时,外电路电子由镁电极流向多孔碳材料电极
B. 放电时,正极的电极反应式为O2+ 4e—+ 2H2O =4OH
C. 理论上,外电路中流过2 mol电子时,负极质量增加58 g
D. 电池反应产物Mg(OH)2经过灼烧与还原可制成镁锭循环利用
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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.收集氯气可以用排饱和食盐水的方法
B.在一定条件下,氢气与碘蒸汽反应达平衡后,加压,混合气体颜色变深
C.可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
D.合成三氧化硫过程中使用过量的氧气,以提高二氧化硫的转化率
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【题目】为研究沉淀的生成及其转化,某小组进行如图实验。关于该实验的分析不正确的是
A.①浊液中存在平衡:Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)
B.②中溶液变澄清的原因:AgOH+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]OH+2H2O
C.③中颜色变化说明有AgCl生成
D.该实验可以证明AgCl比Ag2CrO4更难溶
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【题目】某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究,设计的实验装置示意图如下。下列叙述正确的是
A.Y的电极反应为:Pb-2e-+SO42-=PbSO4
B.电解池内仅发生反应:2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑
C.若电解池阴极上有0.5mol H2生成,则铅蓄电池中消耗H2SO4为98g
D.用电絮凝法净化过的水,pH显著升高
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【题目】海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,主要以碘化物形式存在。有一化学课外小组用海带为原料制取少量碘单质,他们将海带灼烧成灰,用水浸泡一段时间(让碘化物充分溶解在水中),得到海带灰悬浊液,然后按以下实验流程提取单质碘:
(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称:①________,③________;
(2)操作③中所用的有机试剂可以是________;
A.乙醇 B.四氯化碳 C.乙酸 D.汽油
(3)已知操作步骤②中得到的“含碘水溶液中有Cl-离子存在,写出该步骤的离子反应:___________________________________________;
(4)从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶液,还需要经过蒸馏,观察如图所示实验装置,指出仪器N的名称是:________________________,装置中有典型两处错误,加以改正:①________________________,②_______________________________。
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【题目】室温下.某同学进行CO2与Na2O2反应的探究实验(本实验所涉及气体休积均在相同状况下测定)。请回答下列问题:
(1)用下图装置制备纯净的CO2.
①丙装置的名称是_______,乙装置中盛装的试剂是_______.
②若CO2中混有HCl,则HCl与Na2O2发生反应的化学方程式为_________。
(2)按下图所示装置进行实验(夹持装置略)。
①先组装仪器.然后________.再用注射器1抽取100 mL纯净的CO2,将其连接在K1处,注射器2的活塞推到底后连接在K2处,具支U形管中装入足量的Na2O2粉末与玻璃珠。
②打开止水夹K1、K2,向右推动注射器1的活塞。可观察到的现象是________。
③实验过程中.需缓慢推入CO2,其目的是__________.为达到相同目的,还可进行的操作是__________________________。
(3)实验结束后,当注射器1的活塞推到底时,测得注射器2中气体的体积为65 mL。则CO2的转化率是_______________.
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