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【题目】
研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:
(1)Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中,第一电离能较大的是_________,基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。
(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。
(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为_________,原因是______________________________。
(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在________。
(5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm,则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a' =0.448 nm,则r(Mn2+)为________nm。
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【题目】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7kJ·mol-1 I
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2 II
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据:
T(K) | 催化剂 | CO2转化率(%) | 甲醇选择性(%) |
543 | Cat.1 | 12.3 | 42.3 |
543 | Cat.2 | 10.9 | 72.7 |
553 | Cat.1 | 15.3 | 39.1 |
553 | Cat.2 | 12.0 | 71.6 |
(备注)Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醇的百分比
已知:①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
②H2O(l)=H2O(g) ΔH3=44.0kJ·mol-1
请回答(不考虑温度对ΔH的影响):
(1)反应I的平衡常数表达式K=___;
(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有___。
A.使用催化剂Cat.1
B.使用催化剂Cat.2
C.降低反应温度
D.投料比不变,增加反应物的浓度
E.增大CO2和H2的初始投料比
(3)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是___。
(4)在图中分别画出反应I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程~能量”示意图___。
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【题目】SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。
(1)SCR(选择性催化还原)工作原理:
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①尿素水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式:___。
②反应器中NH3还原NO2的化学方程式:___。
③当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成:__。
④尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60g·mol-1)含量的方法如下:取ag尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的v1mLc1mol·L-1H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用v2mLc2mol·L-1NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是__。
(2)NSR(NOx储存还原)工作原理:
NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。
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①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是__。
②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是__。
③还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整:___
□15NNO+□H2O___。
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【题目】下列关于下图装置的说法正确的是
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A. 若断开K1关闭K2,X、Y均为石墨,Z是NaCl溶液,则X 附近能得到氢氧化钠
B. 若断开K1关闭K2,X是纯铜,Y是粗铜,Z是CuSO4溶液,则该装置可用于铜的精炼
C. 若断开K2关闭K1,X是Cu,Y是Fe,Z是含有空气的海水,则该装置可用于保护Fe
D. 若断开K2关闭K1,X是Cu,Y是Zn,Z是稀H2SO4,则在X极有气泡生成。
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【题目】某温度下,HNO2和CH3COOH的电离常数分別为5.0×10-4和1.7×10-5。将pH和体积均相同的两种酸溶液分别稀释,其pH随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是
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A. 溶液中水的电离程度:b点>c点
B. 曲线Ⅱ代表CH3COOH
C. 相同体积a点的两溶液分别与NaOH恰好中和后,溶液中n(Na+)相同
D. 从c点到d点,溶液中
保持不变(其中HA、A-分别代表相应的酸和酸根离子)
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【题目】25℃时,重水(D2O)的离子积为1.6×10-15,也可用pH值一样的定义来规定其酸碱度:pD=-lgc(D+),下列有关pD的叙述正确的是
①中性D2O的PD>7
②在1LD2O中,溶解0.01molNaOD,其pD值为12
③1L0.01mol/L的DCl的重水溶液,pD=2
④在100mL0.25mol/LDCl的重水溶液中,加入50mL0.2mol/LNaOD的重水溶液,反应后溶液的pD=2
A. ①②B. ③④C. ①③D. ②④
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【题目】全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极 a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( )
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A. 电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4
B. 电池工作时,外电路中流过 0.02 mol 电子,负极材料减重 0.14 g
C. 石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D. 电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多
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【题目】溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在,其中 HCO3-占95 % ,利用图示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量。下列说法正确的是
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A. a 室排出的是NaOH 、Ca(OH)2等强碱性物质
B. 装置中产生的 O2和提取的 CO2的体积比约为1:4
C. c室发生的反应为 2H2O-4e-===O2↑+ 4H+
D. 电路中每有0.2mol 电子通过时,就有0.2mol阳离子从c室移至b室
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【题目】用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示,下列说法正确的是( )
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A. 燃料电池工作时,正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-
B. 电解精炼铜时,若转移1mol电子,a极质量减少32g
C. 铁表面镀铜时,a为铁,b为Cu,工作一段时间要使右池溶液复原可加入适量的CuO
D. 若a、b两极均为石墨时,在相同条件下,a极产生的气体与电池中消耗的O2体积相同
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