题目内容
据报道,一定条件下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。
已知:①CH3CH2OH(l)+3 O2 (g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H="-1366.8" kJ/mol
②2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(l) △H="-571.6" kJ/mol
(1)写出由CO2和H2 反应合成CH3CH2OH (l)和H2O(l)的热化学方程式 。
(2)碱性乙醇燃料电池易储存,易推广,对环境污染小,具有非常广阔的发展前景。该燃料电池中,使用铂作电极,KOH溶液做电解质溶液。通入乙醇燃气的一极为 极,该极上的电极反应式为 。
(3)用乙醇燃料电池电解400 mL 饱和食盐水装置可简单表示如下图:
该装置中发生电解反应的方程式为 ;在铁棒附近观察到的现象是 ;当阴极产生448 mL气体(体积在标准状况下测得)时,停止电解,将电解后的溶液混合均匀,溶液的pH为 。(不考虑气体的溶解及溶液体积的变化)
(1)2CO2 (g)+6H2 (g)=CH3CH2OH(l)+3H2O(l) △H="-348" kJ/mol
(2)负极 CH3CH2OH – 12e-+16OH-=2CO32-+11H2O
(3)2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2 溶液变红 13
解析试题分析:(1)3②-①可得由CO2和H2 反应合成CH3CH2OH (l)和H2O(l)的热化学方程式:2CO2 (g)+6H2 (g)=CH3CH2OH(l)+3H2O(l) △H="-348" kJ/mol;(2)乙醇发生氧化反应,故通入乙醇燃气的一极为
负极,该极上的电极反应式为CH3CH2OH – 12e-+16OH-=2CO32-+11H2O(3)电解饱和食盐水时,每生成1mol氢气,同时生成2molOH-。
考点:本题考查热化学和电化学理论
二甲醚是—种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
请回答下列问题:
(1)煤的气化的主要化学反应方程式为_______________________________________。
(2)煤的气化过程中产生的有害气体用溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的
化学方程式为__________________________________________________________。
(3)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g);△H=-90.8kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g);△H=-23.5kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g);△H=-41.3kJ·mol-1
总反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H= ;
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是
________________(填字母代号)。
a.高温b.加入催化剂c.减少CO2的浓度d.增加CO的浓度e.分离出二甲醚
(4)已知反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)某温度下的平衡常数为400。
此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
浓度/(mol?L) | 0.44 | 0.6 | 0.6 |
②若加入CH3OH后,经l0min反应达到平衡,此时c(CH3OH)=__________;该时
间内反应速率v(CH3OH)=__________________。
(15分)火力发电厂释放出大量氮氧化物(NOx)、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
(1)脱硝。利用甲烷催化还原NOx:
CH4(g) + 4NO2(g) =4NO(g) + CO2(g) + 2H2O(g) △H1=-574 kJ·mol-1
CH4(g) + 4NO(g) =2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g) △H2=-1160 kJ·mol-1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。
(2)脱碳。将CO2转化为甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H3
①在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答:0~10 min内,氢气的平均反应速率为 mol/(L·min);第10 min后,保持温度不变,向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),则平衡 (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
②取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3 0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)脱硫。利用Na2SO3溶液可脱除烟气中的SO2。Na2SO3可由NaOH溶液吸收SO2制得。NaOH溶液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-)︰n(HSO3﹣)变化关系如下表:
n(SO32﹣)︰n(HSO3﹣) | 91︰9 | 1︰1 | 9︰91 |
pH | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
② 当溶液呈中性时,离子浓度关系正确的是(选填字母): 。
a.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
b.c(Na+) > c(HSO3-) > c(SO32-) > c(H+) = c(OH-)
c.c(Na+) + c(H+) = c(SO32-) + c(HSO3-) + c(OH-)