【题目】CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:
(1)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+ CO2(g)2CO (g)+ 2H2(g)
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 | C—H | C=O | H—H | CO(CO) |
键能/kJ·mol1 | 413 | 745 | 436 | 1075 |
则该反应的ΔH=_________。分别在v L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_______(填“A” 或“B ”)。
(2)CO2可以被NaOH溶液捕获。
①若所得溶液pH=13,CO2主要转化为_______(写离子符号);若所得溶液c(HCO3)∶c(CO32)=2∶1,溶液pH=___________。(室温下,H2CO3的K1=4×107;K2=5×1011)
②当2molCO2通入3molNaOH被吸收时,溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母)________。
a.c(Na+)+c(H+)=c(CO32)+c(HCO3-)+c(OH-)
b.c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32)> c(OH-)>c(H+)
c.3c(Na+)=2[c(CO32)+c(HCO3-) +c(H2CO3)]
(3)CO2辅助的CO—O2燃料电池,工作原理如图所示,固体介质中CO32— 可定向移动。电池的负极反应式:________________________________电池工作时需向某电极通入CO2以触发反应,该电极为_____________(填“甲”或“乙”)
【答案】+120 KJ· mol-1 B CO32 10 b CO-2e- + CO32 = 2CO2 乙
【解析】
(1)根据反应热与键能的关系可得ΔH=+120KJ mol-1;该反应的正反应是气体总分子数增加的吸热反应,加入CH4和CO2各1 mol的混合气体,恒压条件下反应正向进行的程度大,故容器B达到平衡时吸收的热量多;
(2)由电离平衡常数的定义以及弱电解质的电离、弱根离子的水解以及各离子之间的相互影响进行分析;
(3)由题中所给示意图以及负极失去电子发生氧化反应分析。
(1)根据反应热与键能的关系可得,该反应的ΔH=(413kJ·mol1×4+745kJ·mol1×2)-(1075kJ·mol1×2+436kJ·mol1×2)=+120KJ mol-1,反应CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的正反应是气体总分子数增加的吸热反应,加入CH4和CO2各1 mol的混合气体,恒压条件下反应正向进行的程度大,故容器B达到平衡时吸收的热量多,故答案为:+120KJ·mol-1,B。
(2)①K2=c(CO32-)c(H+)/c(HCO3-)=5×1011,则c(H+)=K2c(HCO3-)/c(CO32-),当c(HCO3)=c(CO32),c(H+)=5×1011,pH在10.3,如果溶液pH=13,则c(HCO3)<c(CO32),所以该溶液中所得的阴离子为CO32,K2=c(CO32-)c(H+)/c(HCO3-)=5×1011,且所得溶液中c(HCO3)∶c(CO32)=2∶1,c(H+)=K2c(HCO3-)/c(CO32-)=5×1011×2=1×1010,pH=10,故答案为:CO32,10。
②当2molCO2通入3molNaOH被吸收时,则发生反应:2CO2+3OH-=CO32-+HCO3-+H2O,结合CO32-+H2OHCO3-+OH-,HCO3-+H2OH2CO3+OH-分析。
a.溶液呈电中性,溶液中阴、阳离子所带电荷相等,所以c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),故a错误;
b.n(CO32-)+n(HCO3-)+n(H2CO3)=2mol,n(Na+)=3mol,又存在①CO32-+H2OHCO3-+OH-,②HCO3-+H2OH2CO3+OH-,水解程度①>②且水解程度都较小,则c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-),则有c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+),故b正确;
c.n(CO32-)+n(HCO3-)+n(H2CO3)=0.1mol,n(Na+)=0.15mol,根据物料守恒得,2C(Na+)=3[c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)],故c错误。
故答案为:b。
(3)由图可知,在负极上CO与CO32失去电子发生氧化反应生成CO2,电极方程式为: CO-2e-+CO32=2CO2,在电极乙上通入CO2以触发反应,故答案为:CO-2e-+CO32=2CO2,乙。
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【题目】市售“家用消毒液发生器”是以精盐和自来水为原料,通过时发生器内的电极板上产生大量气泡(同时使产生的气体充分与电解液接触),所制得的混合液具有强烈的杀菌能力,且不致对人体造成伤害,该发生器配制消毒液所涉及到的化学反应有
(1)2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)Cl2+2NaOH→NaCl+NaClO+H2O
(3)H2+Cl2 2HCl
(4)Cl2+H2O→HCl+HClO
(5)2HClO 2HCl+O2↑
A.(1)(4)(5)B.(1)(2)
C.(3)(4)(5)D.(2)(3)(4)
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【题目】综合题
Ⅰ.现有失去标签的CaCl2、AgNO3、HCl和Na2CO3四瓶溶液。为了确定这四瓶溶液成分,将四瓶溶液成分别编号为A、B、C、D后进行化学实验,实验记录如下:
实验顺序 | 实验内容 | 实验现象 |
① | A+B | 无现象 |
② | B+D | 有气体放出 |
③ | C+B | 有沉淀生成 |
④ | A+D | 有沉淀生成 |
请根据上述实验填空:
(1)A、C两瓶溶液分别是(用化学式表示)_____、______。
(2)A、D溶液混合恰好完全反应生成白色沉淀,过滤、洗涤,再向滤渣中加入足量盐酸溶液,写出向滤渣中加人盐酸的离子方程式: ______。
Ⅱ.某固体混合物中,可能含有下列离子中的几种:K+、NH4+、Mg2+、Ba2+、Cl-、SO42-、CO32-,将该混合物溶于水后得到澄清溶液,现取三份各100mL该溶液分别进行如下实验(已知:NH4++OH-NH3↑+H2O)。
(1)在一份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成。
(2)在另一份溶液中加入足量的NaOH 溶液并加热,收集到1.12L气体(标准状况下)。
(3)在第三份溶液中加入足量的BaCl2溶液后有沉淀生成,经称量其质量为6.27g,在该沉淀中加入足量的盐酸,沉淀部分溶解,剩余固体质量为2.33g。根据上述实验回答下列问题:
①溶液中一定不存在的离子是_______。
②溶液中一定存在的阴离子有______,其物质的量浓度分别为______ 。
③推断 K+是否存在并说理由:______。
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【题目】在恒容密闭容器中发生反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)。在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。下列说法正确的是( )
A. 323 K时,缩小容器体积可提高SiHCl3的转化率
B. a、b点对应的反应速率大小关系:v(a)<v(b)
C. 343 K时,上述反应的化学平衡常数约为0.02
D. 2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)的正反应为吸热反应
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【题目】把一块锌片和一块铜片平行地插入盛有稀硫酸溶液的烧杯中,观察到的现象是________,再用导线把锌片和铜片连接起来,在导线中间接入灵敏电流计,灵敏电流计上观察到的现象是________;该原电池中电子流动的方向是________,总反应的化学方程式是________,其中________元素被氧化,________极上发生还原反应;在上述化学方程式上方用单线桥标出电子转移的方向和数目。___________
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【题目】实验室常用盐酸的质量分数为36.5%,密度为1.20 g·mL-1。
(1)此浓盐酸中HCl的物质的量浓度是________。
(2)配制100 mL该浓盐酸,需要标准状况下HCl的体积为________。
(3)配制100 mL 3.00 mol·L-1的盐酸,需以上浓盐酸的体积为________。
(4)将10.0 mL 3.00 mol·L-1的盐酸与10.0 mL 1.00 mol·L-1的MgCl2溶液混合,则混合溶液中Cl-的物质的量浓度是________。(设混合后溶液的体积不变)
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【题目】甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景,CO2加氢合成甲醇是合理利用CO2的有效途径。由CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.19 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2
反应Ⅲ:CO2(g)+3H2g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=-49.58 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的化学平衡常数分别为K1、K2、K3、则K3=__________(用K的代数式表示)
(2)在恒压密闭容器中,充入一定量的 H2 和 CO2(假定仅发生反应Ⅲ),实验测得反应物在不同温度下,反应体系中 CO2 的平衡转化率与压强的关系曲线如图 1 所示。
①比较 T1 与 T2 的大小关系:T1____________T2(填“<”、“=”或“>”)
②在 T1 和 p6 的条件下,往密闭容器中充入 3 mol H2 和 1 mol CO2,该反应在第 5 min 时达到平衡,此时容器的体积为 1.8 L,则该反应在此温度下的平衡常数为________。
a.若此条件下反应至 3 min 时刻,改变条件并于 A 点处达到平衡,CH3OH 的浓度随反应时间的变化趋势如图 2所示(3~4 min 的浓度变化未表示出来),则改变的条件为 __________,请用 H2 的浓度变化计算从4 min开始到 A点的反应速率v(H2)= _________(保留两位小数)。
b.若温度不变,压强恒定在 p8 的条件下重新达到平衡时,容器的体积变为_______L
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【题目】汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应:N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH >0,已知该反应在240℃,平衡常数K=64×10-4。请回答:
(1)某温度下,向2 L的密闭容器中充入N2和O2各1 mol,5分钟后O2的物质的量为0.5 mol,则N2的反应速率为_____________________。
(2)假定该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志________ 。
A.消耗1 mol N2同时生成1 mol O2
B.混合气体密度不变
C.混合气体平均相对分子质量不变
D.2v正(N2)=v逆(NO)
(3)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下图变化趋势正确的是____________(填字母序号)。
(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数________。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(5)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1 mol·L-1、4.0×10-2 mol·L-1和3.0×10-3 mol·L-1,此时反应___________________(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是________________________________ 。
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