【题目】由碳的氧化物直接合成乙醇燃料已进入大规模生产.
(1)如采取以CO和H2为原料合成乙醇,化学反应方程式:2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H;若密闭容器中充有10molCO与20molH2 , 在催化剂作用下反应生成乙醇,CO的转化率(α)与温度、压强的关系如图1所示.
已知:2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H1=﹣566kJmol﹣1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H2=﹣572kJmol﹣1
CH3CH2OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g)△H3=﹣1366kJmol﹣1
H2O(g)═H2O(l)△H4=﹣44kJmol﹣1
①△H=kJmol﹣1
②若A、C两点都表示达到的平衡状态,则从反应开始到达平衡状态所需的时间tAtC(填“>”、“<”或“﹦”).
③若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态,此时在A点时容器的体积为10L,则该温度下的平衡常数:K=;
④熔融碳酸盐燃料电池(MCFS),是用煤气(CO+H2)格负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,用一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质,以金属镍(燃料极)为催化剂制成的.负极上CO反应的电极反应式为 .
(2)工业上还可以采取以CO2和H2为原料合成乙醇,并且更被化学工作者推崇,但是在相同条件下,由CO制取CH3CH2OH的平衡常数远远大于由CO2制取CH3CH2OH 的平衡常数.请推测化学工作者认可由CO2制取CH3CH2OH的优点主要是: .
(3)目前工业上也可以用CO2来生产甲醇.一定条件下发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g).若将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化的曲线如图2所示(实线).
①请在图中绘出甲醇的物质的量随时间变化曲线.
②仅改变某一实验条件再进行两次实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,曲线I对应的实验条件改变是 , 曲线Ⅱ对应的实验条件改变是 .
(4)将标准状况下4.48L CO2通入1L 0.3molL﹣1NaOH溶液中完全反应,所得溶液中微粒浓度关系正确的是 A.c(Na+)=c(HCO3﹣)+c(CO32﹣)+c(H2CO3)
B.c(OH﹣)+c(CO32﹣)=c(H2CO3)+c(H+)
C.c(Na+)+c(H+)=c(HCO3﹣)+2c(CO32﹣)+c(OH﹣)
D.2c(Na+)=3c(HCO3﹣)+3c(CO32﹣)+3c(H2CO3)
【答案】
(1)﹣300;>;0.25L4?mol﹣4;CO﹣2e﹣+CO32﹣═2CO2
(2)原料易得、原料无污染、可以减轻温室效应
(3);升高温度;增大压强
(4)C、D
【解析】解:(1)①已知:2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H1=﹣566kJmol﹣12H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H2=﹣572kJmol﹣1
CH3CH2OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g)△H3=﹣1366kJmol﹣1
H2O(g)═H2O(l)△H4=﹣44kJmol﹣1
由盖斯定律△H=△H1+△H2×2﹣△H3﹣4△H=﹣300kJmol﹣1;
所以答案是:﹣300;②A的温度小于C点,温度越高,反应速率越大,则反应到达平衡的时间越短,所以tA大于tC;
所以答案是:>;
③
2CO(g)+ | 4H2(g) | CH3CH2OH(g)+ | H2O(g) | ||
起始浓度(mol/L) | 1 | 2 | 0 | 0 | |
转化浓度(mol/L) | 0.5 | 1.0 | 0.25 | 0.25 | |
平衡浓度(mol/L) | 0.5 | 1.0 | 0.25 | 0.25 |
根据化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值可知,该温度下反应的平衡常数k= =0.25L4mol﹣4;
所以答案是:0.25L4mol﹣4
④CO在负极上发生氧化反应生成CO2 , 电极反应式为:CO﹣2e﹣+CO32﹣═2CO2;
所以答案是:CO﹣2e﹣+CO32﹣═2CO2(2)二氧化碳的含量较大且易获取,二氧化碳减少能减轻温室效应等;
所以答案是:原料易得、原料无污染、可以减轻温室效应等;(3)①根据图像可知平衡时氢气的物质的量是2mol,消耗氢气的物质的量是8mol﹣2mol=6mol,平衡时生成甲醇的物质的量是 ×6mol=2mol,因此图像可表示为
所以答案是: ②根据图像知,I反应到达平衡的时间缩短,说明反应速率增大,但氢气的转化率减小,平衡向逆反应方向移动,则改变的条件是升高温度;II反应到达平衡的时间缩短,说明反应速率增大,且氢气的转化率增大,说明改变条件促进平衡向正反应方向移动,则改变的条件是增大压强;
所以答案是:升高温度,增大压强;(4)该溶液是0.2mol二氧化碳与0.3mol的氢氧化钠反应,发生的反应为CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,二氧化碳剩余,氢氧化钠充分反应生成0.15mol的碳酸钠,剩余的0.05mol二氧化碳与碳酸钠反应:Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3 , 则Na2CO3剩余0.1mol,生成NaHCO30.1mol,即混合溶液为等量的碳酸钠与碳酸氢钠:
A、根据电荷守恒可知:C(Na+)+C(H+)=2C(CO32﹣)+C(HCO3﹣)+C(OH﹣),而C(H+)≤C(CO32﹣),故A错误;
B、根据电荷守恒可知:C(Na+)+C(H+)=2C(CO32﹣)+C(HCO3﹣)+C(OH﹣),故B错误;
C、根据电荷守恒可知:C(Na+)+C(H+)=2C(CO32﹣)+C(HCO3﹣)+C(OH﹣),故C正确;
D、电荷守恒可知:C(Na+)+C(H+)=2C(CO32﹣)+C(HCO3﹣)+C(OH﹣)…①,物料守恒可知:2C(Na+)=3[C(HCO3﹣)+C(CO32﹣)+C(H2CO3)…②,将①代入②得:C(CO32﹣)+2C(OH﹣)=3C(H2CO3)+C(HCO3﹣)+2C(H+),故D正确;
所以答案是:CD.
【考点精析】本题主要考查了化学平衡状态本质及特征和化学平衡的计算的相关知识点,需要掌握化学平衡状态的特征:“等”即 V正=V逆>0;“动”即是动态平衡,平衡时反应仍在进行;“定”即反应混合物中各组分百分含量不变;“变”即条件改变,平衡被打破,并在新的条件下建立新的化学平衡;与途径无关,外界条件不变,可逆反应无论是从正反应开始,还是从逆反应开始,都可建立同一平衡状态(等效);反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%;产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能正确解答此题.
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【题目】下列物质中氧原子数目与6.8gH2O2中氧原子数目一定相等的是( )
A.6.72L CO
B.6.6gCO2
C.8gSO3
D.9.8gH2SO4
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【题目】教材中给出了Na2O2与水反应的化学方程式,某学习小组通过实验研究Na2O2与水发反应机理
操作 | 现象 |
Ⅰ.向盛有4.0gNa2O2的烧杯中加入50mL蒸馏水 | 剧烈反应,产生的气体能使带火星木条复燃,固体全部溶解后,得到的无色溶液a |
Ⅱ.向溶液a中滴入两滴酚酞 | 溶液变红,10分钟后溶液颜色明显变浅,稍后,溶液变为无色 |
Ⅲ.向溶液中加入少量MnO2粉末 | 又有大量气泡产生,产生的气体也能使带火星木条复燃 |
(1)Na2O2的电子式为 , 很明显,实验证实了溶液a中H2O2的存在,应用同位素示踪原理可以表示反应的机理,写出Na218O2与H2O反应的化学方程式 .
(2)操作Ⅱ中红色褪去的可能原因是 .
(3)用反应2MnO4﹣+5H2O2+6H+=2Mn2++502↑+8H2O测定溶液a中H2O2含量.取20.00mL溶液a,用稀(填化学式)酸化,用0.002molL﹣1KMnO4溶液滴定,至终点时平均消耗10.00mLKMnO4溶液.滴定时KMnO4溶液应装在(填酸或碱)式滴定管中,终点确定的方法是 , 经计算溶液a中c(H2O2)=molL﹣1
(4)向溶液a中滴加FeSO4溶液,发生反应的离子方程式为 .
(5)向FeSO4溶液中加入一定量Na202固体,并以物质的量为2:1发生反应,反应中无气体生成,写出反应的离子方程式 .
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【题目】电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,即保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附作用,可吸附水中的污物而使其沉淀下来,起到净水的作用,其原理如图所示.下列说法正确的是( )
A.石墨电极上发生氧化反应
B.根据图示,物质A为CO2
C.为增强污水的导电能力,可向污水中加入适量乙醇
D.甲烷燃料电池中CO32﹣向空气一极移动
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【题目】某学生准备用18.4mol/L的浓硫酸配制0.4mol/L的稀硫酸250mL,试回答下列问题:
(1)通过计算求出浓硫酸所需体积并用量筒量取,读取的数值为V=______mL。(计算结果保留小数点后一位)
(2)下列配制溶液的操作中,正确的顺序是________。(填序号)
①将浓硫酸转移至含有少量蒸馏水的烧杯中,并用玻璃棒搅拌
②冷却后,将稀释好的溶液转入250mL容量瓶中
③用量筒量取V mL浓硫酸
④盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀
⑤小心地往250mL容量瓶中加蒸馏水至距离刻度线1-2cm处
⑥用胶头滴管滴加蒸馏水至液面与刻度线相切
⑦用少量蒸馏水洗涤烧杯2-3次,将洗涤液转移至250mL容量瓶中,轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀
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【题目】工业上以铬铁矿(主要成份为FeO.Cr2O3 , 还含有Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产红矾钠晶体(Na2Cr2O7 . 2H2O),其主要工艺流程如图:
已知:NaBiO3在碱性条件下能将Cr3+氧化为CrO42﹣ .
(1)固体A为
(2)实验室中操作①②的名称为
(3)固体C中含有的物质是Al( OH)3和Fe(OH)3 , 则H2 O2的作用是 .
已知:KsP[Fe(OH)3]=3.0×10﹣39 , KsP[Al(OH)3]=1×10﹣33 , 当pH=5.6时Cr(OH)3开始沉淀.室温下,Ⅱ中需调节溶液pH范围为(杂质离子浓度小于1×10﹣6mol/L视为沉淀完全).
(4)写出Ⅲ中发生反应的离子方程式 .
(5)Ⅳ中酸化是用硫酸而不用盐酸酸化,理由是(结合化学方程式回答);工业上也可设计如图示装置,用锂离子电池(LixC+Li1﹣xCoO2 C+LioO2 , LixC为难电离锂碳化合物)为电源,电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7 , 该装置工作时E电极的名称是极;电源的A极的电极反应式为 . 当电解过程中转移了0.5mol电子时,理论上右侧溶液的质量减少 g.
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【题目】将ag铁和氧化铁的混合物加入800mL0.1mol/L 的盐酸中充分反应后,盐酸全部消耗,放出标准状兄下气体0.224L。则下列判断中正确的是 ( )
A. 原混合物中n (Fe) :n (Fe2O3) =2: 1 B. 向溶液中滴入KSCN 溶液,显血红色
C. 无法计算出原混合物的质量 D. 此混合物中铁元素的质量分数为68.6%
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【题目】下列各组物质中,关系不正确的是( )
A.C3H8与C2H6互为同系物
B. 与
互为同系物
C. 和
是同一种物质
D.化学式为C5H10的有机物不一定能使溴的四氯化碳溶液褪色
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【题目】下列说法不正确的是( )
A.用灼烧的方法鉴别羊毛线和棉线
B.分馏石油时,温度计的水银球必须插入液面下
C.做银镜反应实验后,试管壁上的银镜用硝酸洗涤
D.沾附在试管内壁上的油脂,用热碱液洗涤
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