CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生如下反应:CO2 (g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表:
| 物质 | CH4 | CO2 | CO | H2 |
| 体积分数 | 0.1 | 0.1 | 0.4 | 0.4 |
①此温度下该反应的平衡常数K=__________
②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=
890.3 kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g) △H=+2.8 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=
566.0 kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g) 的△H=________________
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如右图所示。250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_____________________
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是________________________
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为___________________________
(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。①如果寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是______
a.可在碱性氧化物中寻找
b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c.可在具有强氧化性的物质中寻找
②Li2O吸收CO2后,产物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、释放CO2。原理是:在500℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,说明该原理的化学方程式是___________________________
(4)利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。
反应A:![]()
高温电解技术能高效实现(3)中反应A,工作原理示意图如下:
![]()
CO2在电极a放电的反应式是_____________________________________________
二氧化锰可用作干电池去极剂,合成工业的催化剂和氧化剂,玻璃工业和搪瓷工业的着色剂、消色剂、脱铁剂等。
Ⅰ(1)锌—锰碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。电池的总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)===Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。
电池的正极反应式为________________________________
Ⅱ某化学研究性学习小组拟从废旧干电池中回收二氧化锰制取碳酸锰。
①将干电池剖切、分选得到黑色混合物(主要成分为MnO2)洗涤、过滤、烘干。
②将上述固体按固液体积比2:9加入浓盐酸、加热,反应完全后过滤、浓缩。
③向上述溶液中加入Na2CO3溶液,边加边搅拌,再过滤即可得到碳酸锰。
(2)在第②步中,将上述固体与浓盐酸混合的目的是________________________________
(3)有人认为,将第③步中的Na2CO3溶液换成NH4HCO3溶液,也能达到上述目的,但同时有气体生成。请写出加入NH4HCO3溶液时发生的离子反应方程式:
_______________________________________
Ⅲ 湿法炼锰即电解硫酸锰溶液法。电解锰的生产过程分为化合浸取、氧化净化及沉淀除杂、产品回收。其生产工艺流程如下:
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已知:①菱锰矿中主要成份是碳酸锰,主要杂质是Fe2+、Co2+、Ni2+。
②生成氢氧化物的pH如下表:(若某离子浓度小于等于10-5mol/L,则认为完全沉淀)
| 物质 | Fe(OH)2 | Ni(OH)2 | Co(OH)2 | Mn(OH)2 |
| 开始沉淀pH | 7.5 | 7.7 | 7.6 | 8.3 |
| 完全沉淀pH | 9.7 | 8.4 | 8.2 | 9.8 |
③有关难溶氢氧化物和硫化物pKsp数据(pKsp=-lgKsp):
| 难溶物质 | Fe(OH)3 | Ni(OH)2 | Co(OH)2 | NiS | CoS |
| pKsp | 38.55 | 15.26 | 14.7 | 18.49 | 20.40 |
(4)菱锰矿粉与硫酸反应的化学方程式是________________________________。
(5)使用氨水的目的是调节pH值在________之间(填pH范围,精确到小数点后1位数字)。
在“浸出液”中加入(NH4)2S(硫化铵)的目的是_________________________________
(6)电解槽中使用的是惰性电极板,电解反应方程式为_________________________
实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯。有关物质的相关数据如下表。
| 化合物 | 相对分子质量 | 密度/g·cm-3 | 沸点/℃ | 溶解度/100g水 |
| 正丁醇 | 74 | 0. 80 | 118.0 | 9 |
| 冰醋酸 | 60 | 1.045 | 118.1 | 互溶 |
| 乙酸正丁酯 | 116 | 0.882 | 126.1 | 0.7 |
(一)乙酸正丁酯的制备
①在干燥的50mL圆底烧瓶中,加入13.5mL正丁醇和7.2mL冰醋酸,再加入3~4滴浓硫酸,摇匀,投入1~2粒沸石。然后安装分水器(作用:实验过程中不断分离除去反应生成的水)、温度计及回流冷凝管,加热冷凝回流反应
(二)产品的精制
②将分水器分出的酯层和反应液一起倒入分液漏斗中,用10 mL的水洗涤。有机层继续用10 mL10%Na2CO3洗涤至中性,再用10 mL 的水洗涤,最后将有机层转移至锥形瓶中,再用无水硫酸镁干燥。
③将干燥后的乙酸正丁酯滤入50 mL 烧瓶中,常压蒸馏,收集125~127 ℃的馏分,得11.6 g乙酸正丁酯
请回答有关问题。
(1)冷水应该从冷凝管 ___________(填a或b)管口通入。
(2)步骤①中不断从分水器下部分出生成的水的目的是_________________________
步骤①中判断反应终点的依据是_____________________________________。
(3)产品的精制过程步骤②中,第一次水洗的目的是_____________________________,用饱和Na2CO3溶液洗涤有机层,该步操作的目的是_________________________________。
(4)下列关于分液漏斗的使用叙述正确的是____
A.分液漏斗使用前必须要检漏,只要分液漏斗的旋塞芯处不漏水即可使用
B.装液时,分液漏斗中液体的总体积不得超过其容积的2/3
C.萃取振荡操作应如右图所示
D.放出液体时,需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔
(5)步骤③的常压蒸馏,需收集126℃的馏分,沸点大于140℃的有机化合物的蒸馏,一般不用上述冷凝管而用空气冷凝管,可能原因是_________________________
(6)该实验过程中,生成乙酸正丁酯(式量116)的产率是__________