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(14分)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。 (1)已知石墨的...

(14分)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

(1)已知石墨的标准燃烧热为y kJ·mol1,1.2g石墨在1.68L(标准状况)氧气中燃烧,至反应物耗尽,放出x kJ热量。则石墨与氧气反应生成CO的热化学方程式为     

(2)高温时,用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。

①750℃时,测得气体中含等物质的量SO2和SO3,此时反应的化学方程式是     

②由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如图1,该电池反应的离子方程式为          。    

说明: 满分5 manfen5.com    说明: 满分5 manfen5.com   说明: 满分5 manfen5.com  

图1                 图2                 图3

(3)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:

CO2(g) +3H2(g) 说明: 满分5 manfen5.com CH3OH(g) +H2O(g) △H

①该反应的平衡常数表达式为K=            

②取五份等体积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转化为甲醇反应的ΔH         (填“>” “<”或“=”)0。

③在两种不同条件下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示,曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K      K(填“>” “<”或“=”)。

④一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式投入反应物,一段时间后达到平衡。

容 器

反应物

投入量

1molCO2

3molH2

a molCO2、b molH2

c molCH3OH(g)、c molH2O(g)

 

若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持反应逆向进行,则c的取值范围为        

 

(1)C(石墨) +1/2O2(g) = CO(g)  △H 2=" -(20x-y)" kJ·mol-1(2分) (2)①2MgSO4 + CO ="====" 2MgO + SO2 + CO2 + SO3(2分)。 ②Mg + ClO- + H2O = Cl- + Mg(OH)2(2分)。 (3)① (2分)    ②<    (2分) ③>   (2分) ④0.4< c≤1     (2分) 【解析】 试题分析:(1)该反应式可由C(石墨)+O2(g)=CO2(g);△H1=-y kJ·mol-1,和C(石墨) +1/2O2(g) = CO(g);此反应碳过量,氧气不足,所以只反应了1.68/22.4=0.075mol,而1mol的反应放热应该为x*(1.5/0.075)=20x;再根据盖斯定理,△H 2="-(20x-y)" kJ·mol-1,最终答案为C(石墨) +1/2O2(g) = CO(g)  △H 2=" -(20x-y)" kJ·mol-1;(2)①根据电子得失守恒,确定硫酸镁与二氧化硫和三氧化硫的计量数,再写方程。2MgSO4 + CO ="====" 2MgO + SO2 + CO2 + SO3。②先可以从图中看出得失电子的离子,再确定正负极的电极方程式,最后写总反应式:Mg + ClO- + H2O = Cl- + Mg(OH)2。(3)①根据公式可以写出:,②由图二可知,ΔH<0,该反应正反应是放热反应,温度升高,反应速率和限度均会增大,但是温度升高到一定程度,反应向吸热反应即逆反应方向的趋势越来越大,使得甲醇的体积分数φ(CH3OH)反而减小。③根据图像可知,I的甲醇的物质的量大,转化率高,所以在计算时,平衡常数的公式中,平衡常数大小关系为KⅠ>KⅡ。④根据化学平衡反应进行计算如下: CO2(g) +3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g) 始   1mol   3mol         0 mol      0 mol 变   x mol  3x mol       x mol      x mol 终   1-x    3-3x         x          x 由于压强是原来的0.8 ,所以[(1-x)+(3-3x)+x+x]/4=0.8算得x=0.4mol,根据等体积的等效平衡,各物质的量相同才可以,所以c的最大值是1mol,而保持平衡一开始向逆方向移动,所以c大于0.4mol。 考点:热化学方程式及方程式的书写,化学平衡
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(14分)以明矾石[主要成分为K2SO4·Al2(SO43·2A12O3·6H2O]为原料生产硫酸铝晶体[Al2(SO43·18H2O]和明矾[KAl(SO42·12H2O]的实验流程如下:

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两种不同形态的氧化铝的部分性质如下表:

物质

α-Al2O3

γ-A12O3

性质

不溶于水和酸

不溶于水,溶于强酸或强碱,加热至1200℃可转化为α- Al2O3

Al2(SO43、明矾在不同温度下的溶解度如下表:

    温度/℃

溶解度/g

0

20

40

60

80

100

Al2(SO43

31.2

36.4

46.1

59.2

73.0

89.0

明矾

3.0

5.9

11.7

25

71

154

(1) “焙烧’’温度过高,会导致硫酸铝晶体产量降低,其原因是           

(2)从“母液”制备硫酸铝晶体的实验步骤为:①          ;②          ;③过滤、洗涤、干燥。

(3)测定硫酸铝晶体样品中Al2(SO43·18H2O质量分数的实验步骤为(EDTA分别能与Al3或Pb2以物质的量之比1:1进行反应):

步骤1:准确称取硫酸铝晶体样品mg,溶于25 mL水中。  

步骤2:加入c1 mo1·L1EDTA溶液V1mL(过量),煮沸、冷却,稀释至100 mL。

步骤3:取25. 00mL上述稀释液,滴加指示剂,用c2 mol·L1Pb(NO32标准溶液滴定过量的EDTA溶液,达到终点时消耗v2mL Pb(NO32标准溶液。

①步骤2中“稀释至100 mL”时,需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、    

②根据上述数据计算,该样品中Al2(SO43·18H2O的质量分数为          。(用含字母的代数式表示)。

(4)铝的阳极氧化法是把铝作为阳极,置于硫酸等电解液中,施加阳极电压进行电解,在铝的表面形成一层致密的氧化膜。

①电解过程中阳极的电极反应为              

②取少量废电解液,加入NaHCO,溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是               。(用离子方程式表示)

 

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(12分)双氧水、过硫酸钾是工业上常用的氧化剂、消毒剂。工业上以铂为阳极,铅或石墨为阴极,电解NH4HSO4溶液得过硫酸铵【(NH4)2S2O8】溶液,其工艺流程为:

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(1)将电解后的溶液送往水解器中在减压条件下水解、蒸馏、浓缩分离,精馏得过氧化氢的水溶液,剩余溶液再循环使用。

①写出电解NH4HSO4溶液的化学方程式             

②写出水解器中(NH4)2S2O8溶液的水解方程式              

③铂价格昂贵,试分析电槽阳极用铂不用铅的原因            

④试分析水解器中使用减压水解、蒸馏的原因              

(2)在电解后的过硫酸铵溶液中加入硫酸氢钾,析出过硫酸钾固体,过硫酸钾具有强氧化性,常被还原为硫酸钾,80℃以上易发生分解。

①将0.40 mol过硫酸钾与0.20 mol硫酸配制成1 L溶液,在80 ℃条件下加热并在t时刻向溶液中滴加入少量FeCl3溶液,测定溶液中各成分的浓度如右图所示(H+浓度未画出)。图中物质X的化学式为         

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②已知硫酸锰(MnSO4)和过硫酸钾(K2S2O7)两种盐溶液在银离子催化下可发生反应,得到紫红色溶液。此反应的离子反应方程式                .

 

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(14分)布洛芬、非诺洛芬、酮洛芬是一类芳基丙酸类非甾体抗炎药,具有抗炎作用强、毒副作用低的药效特点。

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其中酮洛芬可由芳香族含氧衍生物A经以下路线合成得到:

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请根据合成酮洛芬的路线回答下列问题。

(1)已知有机物A可以与NaHCO3反应,则A的结构简式为         

(2)上述合成酮洛芬的路线中共有5步反应,其中属于取代反应的共有几步?    。其中有一步反应中用到有机物说明: 满分5 manfen5.com,请写出实验室保存该有机物方法:          

(3) 布洛芬、非诺洛芬、酮洛芬都可视作2-苯基丙酸的衍生物,则芳香族含氧衍生物A与2-苯基丙酸的关系是         ;请写出满足下列条件的2-苯基丙酸的一种同分异构体的结构简式                

①苯的衍生物,且苯环上的一硝基取代物只有两种;②能与银氨溶液反应产生光亮的银境;③能与FeCl3溶液发生显色反应。

(4)参照上述合成路线中的有关信息,写出由对二甲苯为主要原料制备说明: 满分5 manfen5.com的合成流程图(无机试剂任选)。

合成线路图示例如下:说明: 满分5 manfen5.com

 

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(12分)碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂,在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下:

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已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:

沉淀物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Al(OH)3

开始沉淀

2.3

7.5

3.4

完全沉淀

3.2

9.7

4.4

回答下列问题:

(1)工业上常用一定浓度的纯碱溶液清洗铁屑,目的是           。   

(2)加入少量NaHCO3的目的是调节溶液的pH至 aa的范围是        

(3)已知室温下,Al(OH)3的Ksp=1.3×10-33,当pH=5时,溶液中c(Al3+)=       

(4)在实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量,若参与反应的O2有11.2L(标准状况),则相当于节约NaNO2的物质的量为              ;O2参与反应的离子方程式为              

(5)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+离子,可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子。该水解反应的离子方程式为               

 

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光气(COCl2)的分解反应为:COCl2(g)说明: 满分5 manfen5.comCl2(g)+CO(g);△H=+108kJ·mol1。反应体系中各物质的浓度在不同条件下的变化如图8所示(10~14 min的COCl2浓度变化未标出):

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下列说法正确的是

A.COCl2在5~6 min和15~16 min时平均反应速率:v(5~6)< v(15~16)

B.第10 min时,改变反应条件,反应重新达到平衡前:v(正)>v(逆)

C.第12 min时,反应重新达到平衡,c(COCl2)≈ 0.03 mol·L1

D.第14 min时,改变的条件是减小压强,随着平衡的移动,COCl2的转化率减小

 

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