题目内容
【题目】空气中CO2含量偏高会产生温室效应,也会对人体健康造成影响;CO2的用途广泛,合理使用则可缓解由CO2累积所产生的温室效应,实现CO2的良性循环。
(1)一定条件下CO2可制得Na2CO3、NaHCO3等。
①等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液,碱性前者____后者(填“>”“<”或“=”)。
②有下列五种物质的量浓度均为0.1mol/L的电解质溶液,将其稀释相同倍数时,其中pH变化最大的是__(填字母编号)。
A.Na2CO3 |
B.NaHCO3 |
C.NaAlO2 |
D.CH3COONa |
E.NaOH
(2)已知反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH=a kJ/mol,测得在不同温度下,
该反应的平衡常数K随温度的变化如下:
温度(℃) | 300 | 500 | 700 |
K | 3.00 | 3.47 | 4.40 |
上述反应中a_______0(填“>”、“<”或“=”);在2L密闭容器中300℃下进行反应,若Fe和CO2的起始量均为4 mol,当达到平衡时CO2的转化率为________。
(3)目前工业上可以用CO2和H2在230℃、催化剂条件下反应生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图为恒压容器中0.5 mol CO2和1.5 mol H2反应转化率达80%时的能量变化示意图。则该反应的热化学方程式为__________。
(4)人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。下图是制备HCOOH的示意图,根据要求回答问题:
①催化剂b表面的电极反应式为__________。
②经测定,若每分钟通过质子交换膜的H+的物质的量为40mol,则每小时可产生O2_____kg。
【答案】> E > 75% CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H =-49 kJ/mol CO2+2e-+2H+=HCOOH 19.2
【解析】
(1)①等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液,Na2CO3的水解程度更大,故Na2CO3溶液的碱性较强,故碱性前者>后者;
②Na2CO3 、NaHCO3、NaAlO2 、CH3COONa都是强碱弱酸盐,稀释时会促进水解,所以溶液的碱性变化较小,NaOH完全电离,稀释时碱性变化最大,选E;
(2)从表中看出,随着温度的升高平衡常数增大,故升高温度平衡向正反应方向移动,则正反应方向是吸热反应,故a>0;Fe和CO2的起始量均为4 mol,则CO2的其实浓度为2mol/L,设CO2反应了x mol/L,根据反应方程式,则有:
Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)
c(起始)mol/L 2 0
c(变化)mol/L x x
c(平衡)mol/L 2-x x
K=c(CO)/ c(CO2)= x/(2-x)=3,得:x=1.5 mol/L,CO2的转化率为:1.5 mol÷L/2 mol/L=0.75 =75%;
(3)从图看出反应物的能量高于生成物的能量,故反应是放热反应,再根据能量的变化图,知道0.5 mol CO2和1.5 mol H2反应转化率达80%时放热为:19.6 kJ,那么1mol CO2和3mol H2反应放出热量为49kJ,则热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H =-49 kJ/mol;
(4)①根据电子的移动方向知道b是正极,正极发生还原反应,元素的化合价降低,CO2在正极反应生成HCOOH,电极反应为:CO2+2e-+2H+=HCOOH;
②根据2O2-→O2,转移的电子为4e-,若每分钟通过质子交换膜的H+的物质的量为40mol,那么转移的电子也为40mol,则可生成O2的物质的量为10mol,一小时可以生成600mol,质量为:600mol×32g/mol=19200g= 19.2 kg。
【题目】表中a、b、c表示相应仪器中加入的试剂,可用如图所示装置制取、净化、收集的气体是( )
选项 | 气体 | a | b | c |
A | NH3 | 浓氨水 | 生石灰 | 碱石灰 |
B | SO2 | 70%的浓H2SO4 | Na2SO3固体 | 98%的浓H2SO4 |
C | NO | 稀HNO3 | 铜屑 | H2O |
D | NO2 | 浓HNO3 | 铜屑 | NaOH溶液 |
A.AB.BC.CD.D