题目内容
【题目】乙烯是重要的化工原料。用CO2催化加氢可制取乙烯:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH<0
(1)若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的ΔH=_________kJ·mol1。(用含a、b的式子表示)
(2)几种化学键的键能如表所示,实验测得上述反应的ΔH= 152 kJ·mol1,则表中的x=___________。
化学键 | C=O | H-H | C=C | C-H | O-H |
键能/(kJ·mol-1) | 803 | 436 | x | 414 | 463 |
(3)向1 L恒容密闭容器中通入1 mol CO2和n mol H2,在一定条件下发生上述反应,测得CO2的转化率α(CO2)与反应温度、投料比X[ n(H2)/n(CO2 )]的关系如图所示。
①X1_________(填“>”、“<”或“=”,下同)X2;
②平衡常数KA_______KB,KB________KC;
③若B点时X=3,则平衡常数KB=_____________(代入数据列出算式即可);
④下列措施能同时满足增大反应速率和提高CO2转化率的是(__________)
a.升高温度 b.加入催化剂 c.增大投料比X d.将产物从反应体系中分离出来
(4)以稀硫酸为电解质溶液,利用太阳能电池将CO2转化为乙烯的工作原理如图所示。则N极上的电极反应式为:_______________;该电解池中所发生的总反应的化学方程式为:__________________。
【答案】―2(b―a) 620 < = > c 2H2O-4e-= 4H+ + O2↑ 2CO2+2H2O
C2H4+3O2
【解析】
(1)由图可知反应2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)为放热反应,反应热为图示的2倍;
(2)由反应热=反应物总键能-生成物总能键能计算;
(3)①增大氢气的物质的量,平衡右移,新平衡时二氧化碳的转化率增大;
②该反应为放热反应,升高温度,平衡逆反应方向移动,平衡常数减小;
③若B点时X=3,由图可知CO2的转化率α(CO2)为75%,建立三段式计算平衡常数;
④升高温度,反应速率增大,平衡向逆反应方向移动;加入催化剂,反应速率增大,平衡不移动;增大投料比X,反应速率增大,平衡向正反应方向移动;将产物从反应体系中分离出来,反应速率减小,平衡向正反应方向移动;
(4)由图可知M极二氧化碳生成乙烯,为电解池的阴极,N极为电解池的阳极,溶液中水参与放电生成氧气。
(1)反应热ΔH等于正反应的活化能与逆反应的活化能的差。由图可知反应2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)为放热反应,反应热ΔH为图示的2倍,则ΔH=—2(b-a)kJ·mol1,故答案为:—2(b-a);
(2)由反应热=反应物总键能-生成物总能键能可得△H=(4×804+12×436-4×414-x-8×463)kJmol-1=-152kJmol-1,解得X=620kJ/mol,故答案为:620;
(3)①增大氢气的物质的量,平衡右移,新平衡时二氧化碳的转化率增大,由图可知,相同温度时,曲线X1二氧化碳的转化率小于X2,则投料比X[ n(H2)/n(CO2 )]的关系为X1<X2,故答案为:<;
②该反应为放热反应,升高温度,平衡逆反应方向移动,平衡常数减小,由图可知反应温度A=B<C,则平衡常数KA=KB,KB>KC,故答案为:=;>;
③若B点时X=3,由图可知CO2的转化率α(CO2)为75%,由此建立如下三段式:
2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)
起(mol/L) 1 3 0 0
变(mol/L) 0.75 2.25 0.375 1.5
平(mol/L) 0.25 0.75 0.375 1.5
则平衡常数KB==
,故答案为:
;
④a、升高温度,反应速率增大,平衡向逆反应方向移动,CO2转化率的转化率减小,故错误;
b、加入催化剂,反应速率增大,平衡不移动,CO2转化率的转化率不变,故错误;
c、增大投料比X,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,CO2转化率的转化率增大,故正确;
d、将产物从反应体系中分离出来,反应速率减小,平衡向正反应方向移动,CO2转化率的转化率增大,故错误;
故选c,故答案为:c;
(4))由图可知M极二氧化碳生成乙烯,为电解池的阴极,电极反应式为2CO2+12H++12e-=
CH2=CH2+4H2O,N极为电解池的阳极,溶液中水参与放电生成氧气,电极反应式为2H2O-4e-=
4H++O2,总反应方程式为2CO2+2H2OC2H4+3O2,故答案为:2H2O-4e-=4H++O2;2CO2+2H2O
C2H4+3O2。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下:
已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 |
开始沉淀 | 2.3 | 7.5 | 3.4 |
完全沉淀 | 3.2 | 9.7 | 4.4 |
回答下列问题:
(1)加入少量NaHCO3的目的是调节pH在_____________________范围内。
(2)反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子,写出该反应的离子方程式为_____________________________________________________________。
(3)碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可部分水解生成Fe2(OH)42+ 聚合离子,该水解反应的离子方程式为_________________________________。
(4)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准,产品中不得含有Fe2+及NO3-。为检验所得产品中是否含有Fe2+,应使用的试剂为_________。
A.氯水 B.KSCN溶液 C.NaOH溶液 D.酸性KMnO4溶液
(5)为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量,实验操作如下:准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中,加入足量H2O2,调节pH<2,加热除去过量H2O2;加入过量KI充分反应后,再用 0.1000 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液20.00mL。
已知:2Fe3++2I-=2Fe2++I2 2S2O32-+I2=2I-+S4O62-
则溶液中铁元素的总含量为_________g·L-1。若滴定前溶液中H2O2没有除尽,所测定的铁元素的含量将会_______ (填“偏高” “偏低” “不变”)