题目内容
【题目】是燃烧和代谢的最终产物,也是造成温室效应的废气,但作为一种资源,开发和利用的前景十分诱人.
I、利用太阳能,以为原料制取炭黑的流程如图所示.过程2的化学方程式为______.
II、近年科学家提出“绿色自由”构想.把含有大量的空气吹入溶液中,再把从溶液中提取出来,并使之与反应生成.其工艺流程如图所示:
由吸收池导入分解池中的主要物质的化学式是______.
上述流程中______填化学式可循环使用,体现了该流程的“绿色”.
不同温度下,在1L恒容密闭容器中充入2mol和5mol,相同时间内测得的转化率随温度变化如图所示:
合成塔中发生的化学反应方程式为______.
时a点(正)______ (逆)(填“”,“”,“”);
计算温度为时b的平衡常数为______.
为检验吸收池中饱和溶液是否充足,量取100mL吸收液用盐酸滴定,生成的标准状况下随盐酸变化关系如图所示:
则该100mL吸收液还可吸收标准状况下______.
Ⅲ以稀硫酸为电解质溶液,惰性材料为电极,利用太阳能将转化为低碳烯烃,工作原理如图所示.
的移动方向是______填从左至右或从右至左
产生乙烯的电极反应式为______.
【答案】6FeO+CO2 2Fe3O4+C CO2+3H2 CH3OH+H2O > 800 56 从右到左
【解析】
Ⅰ.过程2是FeO和CO2反应生成Fe3O4和C;
Ⅱ.空气中的CO2与K2CO3溶液生成KHCO3,碳酸氢钾不稳定,在分解池中加热分解生成碳酸钾和二氧化碳、水,二氧化碳与氢气合成甲醇。
(1)①吸收池中盛有饱和碳酸钾溶液,吸收空气中的二氧化碳,转化为KHCO3;
②由分解池分解后所得溶液是碳酸钾可通入吸收池再利用分析解答;
(2)①在1L恒容密闭容器中充入2mol CO2和5mol H2反应生成甲醇和水;
②根据图像,T1时,a点的二氧化碳的转化率增大,说明a点反应正向进行;
③b点二氧化碳转化率为80%,根据三段式列式计算平衡浓度,再计算平衡常数;
(3)盐酸滴加到碳酸钾溶液中开始反应生成碳酸氢钾和氯化钾,随后发生反应碳酸氢钾和盐酸反应生成二氧化碳气体,据此计算碳酸钾物质的量,碳酸钾和二氧化碳、水反应生成碳酸氢钾,据此计算吸收二氧化碳的体积;
Ⅲ.(1)电解池中氢氧根离子在阳极失电子发生氧化反应生成氧气,故a是负极,b为正极,阳离子移向阴极;
(2)太阳能电池为电源,电解强酸性的二氧化碳水溶液得到乙烯,乙烯在阴极生成。
Ⅰ.过程2是FeO和CO2反应生成Fe3O4和C,故化学方程式为6FeO+CO2 2Fe3O4+C,故答案为:6FeO+CO2 2Fe3O4+C;
Ⅱ.(1)①吸收池中盛有饱和碳酸钾溶液,吸收空气中的二氧化碳,转化为KHCO3;
故答案为:KHCO3;
②吸收池中的反应为:K2CO3+H2O+CO2=2KHCO3,分解池中的反应为:2KHCO3 K2CO3+H2O+CO2↑,可见碳酸钾可重复利用,循环的方向为分解池指向吸收池。故答案为:K2CO3;
(2)①在1L恒容密闭容器中充入2mol CO2和5mol H2反应生成甲醇和水,反应的化学方程式为:CO2+3H2 CH3OH+H2O,故答案为:CO2+3H2 CH3OH+H2O;
②根据图像,T1时,a点的二氧化碳的转化率增大,反应正向进行,则(正)>(逆),故答案为:>;
③b点二氧化碳转化率为80%,
CO2 + 3H2 CH3OH+H2O
起始量(mol/L) 2 5 0 0
变化量(mol/L) 1.64.8 1.61.6
平衡量(mol/L) 0.4 0.2 1.61.6
K==800,故答案为:800;
(3)图象分析可知发生反应K2CO3+HCl=KHCO3+KCl,消耗25mL盐酸其物质的量=0.1mol/L×0.025L=0.0025mol,发生反应KHCO3+HCl=KCl+CO2↑+H2O,消耗盐酸75mL,物质的量=0.1mol/L×0.075L=0.0075mol,则100mL吸收液中含碳酸钾0.0025mol,吸收二氧化碳发生反应K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3,吸收二氧化碳物质的量为0.0025mol,标准状况下的体积=0.0025mol×22.4L/mol=0.056L=56mL,故答案为:56;
Ⅲ.(1)根据电解装置可知,产生氧气的一极为电解池的阳极,根据异性相吸规律可知,氢离子向阴极移动,所以,氢离子的移动方向是从右向左;
(2)电解时,二氧化碳在b极上生成乙烯,得到电子的一极为电源的正极,电极反应式为:2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O,故答案为:2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O。
【题目】由H、C、N、O、S等元素形成多种化合物在生产生活中有着重要应用。
I.化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体,这种混合气体可用于生产甲醇,回答下列问题:
(1)对甲烷而言,有如下两个主要反应:
①CH4(g)+1/2O2(g)=CO(g)+2H2(g)△H1=-36kJ·mol-1
2CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H2=+216kJ·mol-1
若不考虑热量耗散,物料转化率均为100%,最终炉中出来的气体只有CO、H2,为维持热平衡,年生产lmolCO,转移电子的数目为______________________。
(2)甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品一甲醛,制备过程中能量的转化关系如图所示。
①写出上述反应的热化学方程式________________________________。
②反应热大小比较:过程I________过程II(填“大于”、“小于”或“等于”)。
II.(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领城的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,删得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO,温度超过775K,发现NO的分解率降低。其可能的原因为_____________________________________,
在n(NO)/n(CO)=1的条件下,为更好的除去NOx物质,应控制的最佳温度在_______K左右。
(4)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质),一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1℃和T2℃时,测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表:
物质 温度℃ | 活性炭 | NO | E | F |
初始 | 3.000 | 0.10 | 0 | 0 |
T1 | 2.960 | 0.020 | 0.040 | 0.040 |
T2 | 2.975 | 0.050 | 0.025 | 0.025 |
①写出NO与活性炭反应的化学方程式_________________________________________;
②若T1<T2ΔH_________0(填“>”、“<”或“=”);
③上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1mol NO气体,则达到新化学平衡时NO的转化率为______。
【题目】甲醇(结构式)是一种基础有机化工原料,应用广泛。工业上可利用废气中的CO2合成CH3OH,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49 kJ·mol-1。
(1)已知反应中的相关化学键键能数据如下:
化学键 | O-H | C-O | C=O |
E/(kJmol-1) | 465 | 343 | 750 |
甲醇中C-H键比氢气中H-H键____(填“强”或“弱”)。相同条件下该反应的正反应活化能Ea(正)=210 kJ·mol-1,则逆反应活化能Ea(逆)=______kJ·mol-1。
(2)在1 L恒容密闭容器中充入CO2和H2,所得实验数据如下表
实验编号 | 温度/。C | 起始时物质的量/mol | 平衡时物质的量/mol | |
n(CO2) | n(H2) | n(CH3OH) | ||
① | 150 | 0.23 | 0.19 | 0.03 |
② | 200 | 0.10 | 0.26 | 0.02 |
③ | 200 | 0.17 | a | 0.01 |
实验①平衡常数K=______,若在该温度下起始时加入二氧化碳、氢气、甲醇气体和水蒸气各0.10 mol,这时反应向________移动(填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不”),判断理由是______。
实验②达到平衡时H2转化率为____。
实验③a=_________。
(3)甲醇、空气和稀硫酸可以形成燃料电池,其正极电极反应式为________。