题目内容
面对目前世界范围内的能源危机,甲醇作为一种较好的可再生能源,具有广泛的应用前景。
(1)已知在常温常压下反应的热化学方程式:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-90 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41 kJ·mol-1
写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式:_______________________。
(2)在容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡时的转化率与温度、压强的关系如图所示。
①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”);
②在其他条件不变的情况下,再增加a mol CO与2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),平衡常数________。
(3)已知在T ℃时,CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=0.32,在该温度下,已知c始(CO)=1 mol·L-1,c始(H2O)=1 mol·L-1,某时刻经测定CO的转化率为10%,则该反应________(填“已经”或“没有”)达到平衡,原因是___________________________________________。此时刻v正________v逆(填“>”或“<”)。
(1)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49 kJ·mol-1 (2)①小于 ②增大 不变 (3)没有 此时==0.012 3<0.32 >
解析
大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化,将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
(1)O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成:
①I-(aq)+O3(g)=IO-(aq)+O2(g)ΔH1
②IO-(aq)+H+(aq)HOI(aq)ΔH2
③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l)ΔH3
总反应的化学方程式为____________________,其反应热ΔH=__________。
(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I-(aq)I3—(aq),
其平衡常数表达式为______________。
(3)为探究Fe2+对O3氧化I-反应的影响(反应体系如图1),某研究小组测定两组实验中I3—浓度和体系pH,结果见图2和下表。
、
编号 | 反应物 | 反应前pH | 反应后pH |
第1组 | O3+I- | 5.2 | 11.0 |
第2组 | O3+I-+Fe2+ | 5.2 | 4.1 |
①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是______________________________。
②图1中的A为__________,由Fe3+生成A的过程能显著提高I-的转化率,原因是____________________________________________________________。
③第2组实验进行18 s后,I3—浓度下降,导致下降的直接原因有(双选)________(填字母序号)。
A.c(H+)减小 B.c(I-)减小 C.I2(g)不断生成 D.c(Fe3+)增加
(4)据图2,计算3~18 s内第2组实验中生成I3—的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径。发展“碳一化学”,开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料,经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程:
(1)该过程中产生的的CO可继续与水蒸气发生可逆反应得到CO2和H2,此反应的平衡常数表达式K=_____________。
(2)CH3OH(l)气化时吸收的热量为27kJ/mol,CH3OH(g)的燃烧热为677kJ/mol,请写出CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式_____________。
(3)“催化还原”反应制乙二醇原理如下: CH3OOC—COOCH3(g)+4H2(g)HOCH2-CH2OH(g)+2CH3OH(g) △H=-34kJ/mol
为探究实际生产的最佳条件,某科研小组进行了多方面研究。如图表示乙二醇达到平衡时的产率随原料投料比[n(氢气)/n(草酸二甲酯)]和压强的变化关系,其中三条曲线分别表示体系压强为1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa的情况,则曲线丙对应的压强是P(丙)=_____________。
(4)草酸二甲酯水解产物草酸(H2C2O4)为二元中强酸①草酸氢钾溶液中存 在如下平衡: H2OH++OH-、HC2O4-H++C2O42-和____________。
②向0.1mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性,此时溶液中各粒子浓度关系正确的是__________(填序号)。
A.c(K+)+c(Na+)=c(HC2O4-)+c(C2O42-) |
B.c(K+)=c(HC2O4-)+c(H2C2O4)+c(C2O42-) |
C.c(Na+)=c(H2C2O4)+c(C2O42-) |
D.c(K+)>c(Na+) |
Ⅰ.沿海地区有着丰富的海水资源,海水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO3-等离子。合理利用资源和保护环境是可持续发展的重要保证。
(1)海水经过处理后可以得到无水氯化镁,无水氯化镁是工业制取镁的原料。试写出电解熔融氯化镁制取金属镁的化学反应方程式 。
(2)某化工厂生产过程中会产生含有Cu2+和Pb2+的污水。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,根据下列数据,你认为投入 (选填“Na2S”或“NaOH”)效果更好。
难溶电解质 | Cu(OH)2 | CuS | Pb(OH)2 | PbS |
Ksp | 4.8×10-20 | 6.3×10-36 | 1.2×10-15 | 1.0×10-28 |
(3)火力发电在我国的能源利用中占较大比重,但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法,其工艺流程如下图所示:
①天然海水的pH≈8,试用离子方程式解释天然海水呈弱碱性的原因 (任写一个)。
②某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2吸收效率的措施,进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验,实验结果如图所示。
请你根据图示实验结果,就如何提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率,提出一条合理化建议: 。
③天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3、HSO3-等分子或离子,使用氧气将其氧化的化学原理是 (任写一个化学方程式或离子方程式)。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放,该操作的主要目的是 。
Ⅱ.能源是人类生存和发展的重要支柱。研究化学反应过程中的能量变化在能源紧缺的今天具有重要的理论意义。已知下列热化学方程式
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-570kJ/mol;
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H=-242kJ/mol;
③C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H=—110.5kJ/moL;
④C(s)+O2(g)=CO2(g) H=—393.5kJ/moL;
⑤CO2(g)+2H2O(g)=2CH4(g)+2 O2(g) H=+890kJ/moL
回答下列问题
(1)上述反应中属于吸热反应的是 。
(2)H2的燃烧热为△H= 。
(3)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然难直接测定,但可通过间接的方法求得。已知C(s) + H2O(g)=H2(g)+ CO(g) H=akJ/moL;则a= ;该反应的熵S 0(选填“>”、“=”、“<”);已知自由能G=H—TS,当G<0时可自发进行。则该反应在什么条件下可自发进行__________________。
(4)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法错误的是 。
A.负极的电极反应式为:CO+O2—―2e-=CO2
B.工作时电极b作正极,O2—由电极a流向电极b
C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高