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(12分)(1)有科学家提出“绿色自由”的构想:将CO2变为燃料或有机化学品。其...

(12分)(1)有科学家提出“绿色自由”的构想:将CO2变为燃料或有机化学品。其构想分成3个步骤:

① 利用浓碳酸钾溶液吸收空气中的CO2

② 将第①步吸收液电解产生H2和O2,同时分离出CO2

③ 将第②步产生的H2和CO2在一定条件下转化成CH4和水蒸气。

已知:H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l)  △H1= —285.8 kJ/mol

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)  △H2= —889.6 kJ/mol

H2O(l)=H2O(g)  △H3= +44.0 kJ/mol

第③步反应的热化学方程式为                                     

(2)使用合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为原料,以HCl-NH4Cl为电解质溶液构成新型燃料电池,同时达到固氮作用。该电池的正极反应式为                          ,溶液中H+      极移动(选择填写“正”或“负”)。

(3)某催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3,当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1:2时,其催化活性最高。以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量炭粉,发生如下反应:

2Fe2O3+C说明: 6ec8aac122bd4f6e4FeO+CO2­。为制得这种活性最高的催化剂,应向480 g Fe2O3粉末中加入炭粉的质量为_____g。

(4)在T℃时,向2L固定体积的密闭容器中加入4 mol A和2 mol B,发生如下反应:

            2A(g) + B(g) 说明: 6ec8aac122bd4f6e C(g) + D(g)  △H = Q kJ·mol1

当反应达到平衡时,A的转化率为50﹪。

(ⅰ)在一定条件下,反应可以自发向右进行,可知Q __________0  (填“﹤”、“﹥”或“﹦”)。

(ⅱ)维持温度不变,若向该容器中加入的物质及量如下,使起始时v(正)>v(逆)且达到平衡时C的百分含量为20﹪。下列符合要求的是                     

A.2 mol A、1 mol B         B.1 mol He、3 mol A、1.5 mol B、0.5molC、0.5mol D

C.2 mol C、2 mol D         D.2 molA、1mol B、1 mol C、1 mol D

 

(1)  CO2(g) + 4H2(g) = CH4(g) + 2H2O(g)    △H = -165.6kJ/mol (2)  N2+6e-+8H+=2NH4+ (3)  6 (4)    <      B 【解析】
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(12分)锂电池消耗量巨大,对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。因此锂离子电池回收具有重要意义,其中需要重点回收的是正极材料,其主要成分为钴酸锂(LiCoO2)、导电乙炔黑(一种炭黑)、铝箔以及有机粘接剂。某回收工艺流程如下:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)上述工艺回收到的产物有Al (OH)3                        

(2)废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂,为了安全对拆解环境的要求是       

(3)酸浸时反应的化学方程式为                                   。如果用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能达到溶解的目的,但不利之处是                                 

(4) 生成Li2CO3的化学反应方程式为                            。已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度的升高而减小,所以在浓缩结晶后要                过滤。

 

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(14分)柴达木盆地以青藏高原“聚宝盆”之誉蜚声海内外,它有富足得令人惊讶的盐矿资源。液体矿床以钾矿为主,伴生着镁、溴等多种矿产。某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液(富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等),来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴(Br2),他们设计了如下流程:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

说明: 6ec8aac122bd4f6e

根据以上流程,回答相关问题:

(1)操作④需要的玻璃仪器有:玻璃棒、烧杯、__________。

(2)操作③的名称:             

(3)对上述操作②后的无色溶液进行除杂提纯,甲同学提出新的方案。其方案如下:

[设计除杂过程]

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(i)若在操作⑤结束后发现溶液E略有浑浊,应采取的措施是                              

(ii)试剂X是          (填化学式)。

[获取纯净氯化钾]

(ⅲ)对溶液E加热并不断滴加l mol· L1的盐酸溶液,同时用pH试纸检测溶液,直至pH=5时停止加盐酸,得到溶液F。

(ⅳ)将溶液F倒入      (填仪器名称)中,加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌,直到                ,停止加热。

[问题讨论]

(ⅴ)进行操作⑤前,需先加热,使沉淀颗粒增大,便于过滤;该操作中控制溶液pH=12可确保Mg2+除尽,根据提供的数据计算,此时悬浊液D中Mg2+物质的量浓度         mol/L。

(已知Ksp(MgCO3)= 3.5×105      Ksp[Mg(OH)2]= 1.6×1011

 

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某可逆反应:a A(g)+b B(g) c C(g)+d D(g) △H = -Q kJ/mol(Q为正值),达平衡状态后,下列结论中不正确的是

A.若a+b=c+d,则往含有w mol气体的平衡体系中再加入w mol的B,达到新平衡时,气体的总物质的量等于2w mol

B.若平衡时,A、B 的转化率相等,说明反应开始时加入的A、B的物质的量之比为 a︰b

C.在相同条件下,两相同容器中分别加入amolA、bmolB和cmolC、dmolD,达到平衡状态后,前者放出热量Q1 kJ,后者吸收热量Q2 kJ,则Q1+ Q2 = Q

D.若温度不变,将容器的体积缩小到原来的一半,A的浓度为原来的1.9倍,则a+b<c+d

 

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A、B、C、D、E是原子序数逐渐增大的5种短周期元素,A与B组成的化合物BA4是具有温室效应的气体之一,B与D、C与D组成的化合物是机动车排出的大气污染物,D和E能形成原子个数比为1∶1和1∶2的两种离子化合物。下列说法不正确的是

A.B在元素周期表中的位置是第二周期IVA族

B.工业合成CA3的反应是放热反应,增大压强既能加快反应速率,又能提高原料转化率

C.气态氢化物的沸点:C>D

D.C和E组成的一种离子化合物,能与水反应生成两种碱

 

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“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理,在酸性环境中,理论上乙醇可以被完全氧化为CO2,但实际乙醇被氧化为X,其中一个电极的反应式为:CH3CH2OH-2e = X+2H+。下列说法中正确的是

A.另一极的电极反应式为:O2 + 4e + 2H2O = 4OH

B.电池内部H+由正极向负极移动

C.乙醇在负极发生反应,电流经过外电路流向负极

D.电池总反应为:2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O

 

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