题目
题型:不详难度:来源:
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应化学方程式为:
____C+____K2Cr2O7 + ====___CO2↑+ ____K2SO4 + ____Cr2(SO4)3+ ____H2O
请完成并配平上述化学方程式。
其中氧化剂是________________,氧化产物是_________________
(2)甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)△H1=-116 kJ·mol-1
①已知: △H2=-283 kJ·mol-1
△H3=-242 kJ·mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO 2和水蒸气时的热化学方程为 ;
②在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律。下图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。请回答:
ⅰ)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是
ⅱ)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数K= 。
③在某温度下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,5min时达到平衡,各物质的物质的浓度(mol•L-1)变化如下表所示:
| 0min | 5min | 10min |
CO | 0.1 | | 0.05 |
H2 | 0.2 | | 0.2 |
CH3OH | 0 | 0.04 | 0.05 |
答案
(1)3 2 8 H2SO4 3 2 2 8 (3分,填上H2SO41分,配平2分)
K2Cr2O7(1分),CO2(1分)
(2)①CH3OH(g)+3/2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(g) △H=-651kJ·mol-1(3分)
②ⅰ)270℃(2分) ⅱ) 4 L2 /mol2(2分,没单位不扣分)
③增大H2的浓度(2分);增大了0.1 mol•L-1(2分)
解析
试题分析:
(1)从____C+____K2Cr2O7 + ==___CO2↑+ ____K2SO4 + ____Cr2(SO4)3+ ____H2O式用原子守恒法分析,所缺的物质当属H2SO4,先标出变价元素的化合价,利用电子得失相等进行配平,最后利用原子守恒将其它物质配平即可;在有元素化合价下降的反应物都为氧化剂,含有化合价升高的元素的生成物都是氧化产物,从化合价角度判断。
(2)①先写出甲醇燃烧的方程式,标明各物质的状态,利用盖斯定律求得焓变。
ⅰ)根据甲醇的合成方程式,其为放热反应,所以温度高不利于一氧化碳的转化,转化率低的温度较高,所以Z线为270℃
ⅱ) 由坐标中读出CO的转化率为50%,n(H2)/n(CO)=1.5,可设n(CO)=amol,则n(H2)=1.5amol
依题意得,体积为1L CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
起始: a mol/L 1.5a mol/L 0
变化: 0.5 mol/L a mol/L 0.5 mol/L
平衡: 0.5 mol/L 0.5 mol/L 0.5 mol/L
K= c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2)=" 0.5" mol/L÷0.5 mol/L÷(0.5mol/L)2=4L2/mol2
③由题意中提示“只改变了一个条件”,结合起始量和10min时达到平衡的各物质的量,可知,H2的物质的量还是0.2mol ,可知改变的量当为增加了H2的物质的量,而增加了多少则要从10min时的恢复至起始状态
依题意得 CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
起始: 0.1 mol/L 0.3 mol/L 0
变化:
平衡: 0.05 mol/L 0.2mol/L 0.05 mol/L
则起始的氢气浓度当为 0.3 mol/L,对比之前的浓度,所以增加的氢气的量为0.1 mol•L-1
核心考点
试题【(16分)碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是理想,更是一种值得期待的新的生活方式,请运用化学反应原理】;主要考察你对反应速率与平衡的有关计算等知识点的理解。[详细]
举一反三
A.①表示Na2CO3溶液中滴入稀盐酸 |
B.②表示溴水中滴入Na2SO3溶液 |
C.③表示HCl和MgCl2溶液中滴入氨水 |
D.④表示一定条件下反应:2SO2+O22SO3 ΔH< 0 ,达平衡后,增大压强 |
(1)某硝酸厂处理尾气中NO的方法是:催化剂存在时用H2将NO还原为N2。
已知:
则H2还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是:
。
(2)在一定条件下,用H2将二氧化碳转化为甲烷的反应如下:
CO2(g)+4H2 (g) CH4 (g)+2H2O(g)
向一容积为2 L的恒容密闭容器中充人一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时各物质的浓度分别为CO2 0.2mol·L一1,H2 0.8mol·L一1,CH40.8mol·L一1,H2O1.6mol·L一1。则CO2的平衡转化率为 。上述反应的平衡常数表达式K= 。200℃时该反应的平衡常数K=64.8,则该反应的△H 0(填“>’’或“<”)。
(3)某研究小组以H2与CaCl2制备某种钙的化合物。已知反应只生成甲、乙两种化合物。对产物分析发现:化合物甲的组成中钙、氯元素的质量分数分别为52.29%、46.41%,化合物乙的水溶液显酸性。请回答下列问题:
①乙的化学式为 。
②甲与水反应可得H2,其化学方程式是:
。
(4)H2的获得途径很多,由哈工大研究小组设计的微生物电解有机废水法,既可以清除废水中的有机杂质,同时可以获得氢气。下图为一种处理含甲醇工业废水的微生物电解池,写出电解过程中,阳极发生的电极反应式: 。
A.产物B的状态只能为固态或液态
B.平衡时,单位时间内n(A)消耗﹕n(C)消耗=1﹕1
C. 若开始时向容器中加入1molB和1molC,达到平衡时放出热量Q kJ
D. 保持体积不变,向平衡体系中加入B,平衡可能向逆反应方向移动
(1)利用太阳能或生物质能分解水制H2,然后可将H2与CO2转化为甲醇。已知:
光催化制氢:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.5 kJ/mol ①
H2与CO2耦合反应:3H2(g)+CO2(g)===CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-137.8 kJ/mol ②
则反应:2H2O(l)+CO2(g) = CH3OH(l)+3/2O2(g)的ΔH= kJ/mol。
你认为该方法需要解决的技术问题有 (填字母)。
a. 开发高效光催化剂
b. 将光催化制取的H2从反应体系中有效分离,并与CO2耦合催化转化
c. 二氧化碳及水资源的来源供应
(2)工业上由甲醇制取甲醛的两种方法如下(有关数据均为在298 K时测定):
反应I:CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) ΔH1=+92.09kJ/mol,K1=3.92×10-11。
反应II:CH3OH(g)+1/2O2(g)=HCHO(g)+H2O(g) ΔH2=-149.73 kJ/mol,K2=4.35×1029。
①从原子利用率看,反应 (填“I”或“II”。下同)制甲醛的原子利用率更高。从反应的焓变和平衡常数K值看,反应 制甲醛更有利。
②下图是甲醇制甲醛有关反应的lgK(平衡常数的对数值)随温度T的变化。图中曲线(1)表示的是反应 。
(3)污水中的含氮化合物,通常先用生物膜脱氮工艺进行处理,在硝化细菌的作用下将NH4+氧化为NO3-(2NH4++3O2=2HNO2+2H2O +2H+;2HNO2 +O2=2HNO3)。然后加入甲醇,甲醇和NO3-反应转化为两种无毒气体。
①上述方法中,1 g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧的质量为 g。
②写出加入甲醇后反应的离子方程式: 。
(4)甲醇燃料电池的工作原理如图所示,则该电池负极的电极反应式为 。
(1)利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下前实现如下变废为宝的过程:
mCeO2 (m-x)CeO2xCe+xO2
(m-x)CeO2xCe+xH2O+xCO2mCeO2+xH2+xCO
上述过程的总反应是 ,该反应将太阳能转化为 。
(2)CO、O2和KOH溶液构成的燃料电池的负极电极反应式为 。该电池反应可获得K2CO3溶液,某温度下0.5molL-1 K2CO3溶液的pH=12,若忽略CO32-的第二级水解,则CO32- +H2OHCO3-+OH-的平衡常熟Kh= 。
(3)氯碱工业是高耗能产业,下列将电解池与燃料电池相组合的工艺可以节能30%以上。
①电解过程中发生反应的离子方程式是 ,阴极附近溶液PH (填“不变”、“升高”或“下降”)。
②如果粗盐中SO42-含量较高,精制过程需添加钡试剂除去SO42-,该钡试剂可选用下列试剂中的 。
a.Ba(OH)2 b.Ba(NO3)2 c.BaCl2
现代工艺中更多使用BaCO3除SO42-,请写出发生反应的离子方程式 。
③图中氢氧化钠溶液的质量分数a% b%(填“>”、‘‘=”或“<”),,燃料电池中负极上发生的电极反应为 。
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