13.低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,低碳经济的概念在中国正迅速从高端概念演变成全社会的行为,在新能源汽车、工业节能等多个领域都大有作为.请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质
(1)实验室里常用NaOH溶液吸收CO2,若用100mL 3mol•L-1的NaOH溶液吸收4.48L(标准状况下)CO2,完全吸收反应后,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+
(2)工业上可利用CO或CO2来制备清洁液体燃料甲醇.已知:800℃时,化学反应①、反应②对应的平衡常数分别为2.5、1.0
反应①:2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ•mol-1
反应②:H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)△H=+41.2kJ•mol-1
写出用CO2与H2反应制备甲醇的热化学方程式CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(l)△H=-49.6kJ/mol,800℃时该反应的化学平衡常数K的数值为2.5
(3)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2,紫外线照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图1所示,在0-15h内,对反应催化效果最好的催化剂是Ⅱ(填序号)
(4)一定温度下,在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应②,已知c(CO)随反应时间t的变化曲线a如图2所示,在t1时刻改变一个条件,曲线a变为b,则改变的条件是加入催化剂,若在t1时刻,将容器体积3L快速压缩至2L,在图上画出变化曲线
(5)钡及其化合物在工业上有着广泛的应用,在地壳中常以硫酸盐的形式存在,BaSO4是难溶性盐.工业上提取钡时首先用Na2CO3溶液将BaSO4转化成难溶弱酸盐(BaCO3).请写出将BaSO4转化成BaCO3的离子方程式BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)该反应的平衡常数为0.044(填具体数字),已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2•L-2,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9mol2•L-2
12.二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)是我国能源领域的一个重要战略方向,CCUS或许发展成一项重要的新兴产业.
(1)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H1=akJ•mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g)△H2=bkJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H3=ckJ•mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H=(a+2b-2c)kJ•mol-1
(2)利用废气中的CO2为原料制取甲醇,反应方程式为:CO2+3H2?CH3OH+H2O其他条件相同,该甲醇合成反应在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下反应相同时间后,CO2的转化率随反应温度的变化如图1所示.

①a点所代表的状态不是(填“是”或“不是”)平衡状态.
②c点CO2的转化率高于b点,原因是b、c点均未达到平衡状态,c点温度高,反应速率较快,故CO2的转化率较大.
(3)在实际生产中发现,随着甲醇的生成,还伴随有少量CO副产物出现:
H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)△H>0,且CO2的转化率、甲醇的产率和CO含量除受浓度、度、压强等因素影响外,还受催化剂CuO的质量分数、气体混合物在反应锅炉内的流动速率影响(用空间流率表示).通过实验分别得到数据图2、3:
①由图2得,最佳空间流率为3600h-1
②在其他条件不变的前提下调整催化剂配比,并记录到达平衡所需的时间,得到如表数据,试说明不选择单组份ZnO原因是使用单组分ZnO时反应速率虽然快,但是由图3可知,二氧化碳转化率、甲醇的产率都过低,实际生产中没有意义,故不采用.
催化剂组分质量分数(%)CuO0255075100
 ZnO1007550250
 到达平衡所需时间(h)2.57.48.112无催化活性
③在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应,恒温下c(CO)随反应时间t变化的曲线Ⅰ如图5所示.若在t0时改变一个条件,使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ,则改变的条件是加入催化剂;
(4)用二氧化碳催化加氢来合成低碳烯烃,起始时以0.1MPa,n(H2):n(CO2)=3:1的投料比充入反应器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)?C2H4(g)+4H2O(g)△H,不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图4所示:
①该进行的反应的△S<0(填:“>”或“<”)
②对于气体反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP),则该反应的KP=$\frac{p({C}_{2}{H}_{4})×{p}^{4}({H}_{2}O)}{{p}^{2}(C{O}_{2})×{p}^{6}({H}_{2})}$.
③为提高CO2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是增大压强;提高氢气和二氧化碳物质的量的比值(列举2项).
10.废水、废气、废渣的处理是减少污染、保护环境的重要措施

(1)SO2能造成酸雨,向煤中加生石灰可以减少其排放,原理的方程式为2SO2+2CaO+O2=2CaSO4
(2)用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质,从而减少汽车尾气污染.已知:
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol
写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5 kJ/mol.
(3)用NH3还原NOx生成N2和H2O.现有NO、NO2的混合气3L,可用同温同压下3.5L的NH3恰好使其完全转化为N2,则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1:3.
(4)纳米级Cu2O具有优良的催化性能,制取Cu2O的方法有:
①加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2制备纳米级Cu2O,同时放出N2.该制法的化学方程式为4Cu(OH)2+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2O+N2+6H2O.
②用阴离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米Cu2O,反应为2Cu+H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cu2O+H2↑,如图1所示.
该电解池的阳极反应式为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O.
③检验生成该物质的最简单操作的名称丁达尔效应.
(5)SO2经催化氧化可生成SO3,该反应的热化学方程式为:
  2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-a kJ•mol-1
在T1℃时,将2mol SO2、1mol O2充入容积为2L的密闭容器A中,充分反应并达到平衡,此过程中放出热量98.3kJ,测得SO2的平衡转化率为50%,则a=196.6,T1℃时,上述反应的平衡常数K1=4_.若将初始温度为T1℃的2molSO2和1molO2充入容积为2L的绝热密闭容器B中,充分反应,在T2℃时达到平衡,在此温度时上述反应的平衡常数为K2.则K1> K2 (填“>”、“<”或“=”).
(6)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂,工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如图2所示.
①氮化硅的化学式为Si3N4
②a电极为电解池的阳(填“阴”或“阳”)极,写出该电极的电极反应式:NH4++3F--6e-=NF3+4H+;电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质,该气体的分子式是F2
 0  172104  172112  172118  172122  172128  172130  172134  172140  172142  172148  172154  172158  172160  172164  172170  172172  172178  172182  172184  172188  172190  172194  172196  172198  172199  172200  172202  172203  172204  172206  172208  172212  172214  172218  172220  172224  172230  172232  172238  172242  172244  172248  172254  172260  172262  172268  172272  172274  172280  172284  172290  172298  203614 

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