(14分)甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景,CO2 加氢合成甲醇是合理利用CO2的有效途径。由CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H 1=-49.58kJ•mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+ H2(g)CO (g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2 H2(g)CH3OH(g) △H 3=-90.77 kJ•mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的△H2= ,反应I自发进行条件是 (填“较低温”、“较高温”或“任何温度”)。
(2)在一定条件下3L恒容密闭容器中,充入一定量的H2和CO2仅发生反应Ⅰ,实验测得反应物在不同起始投入量下,反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线,如图1所示。
①H2和CO2的起始的投入量以A和B两种方式投入
A:n(H2)=3mol,n(CO2)=1.5mol
B:n(H2)=3mol,n(CO2)=2mol,曲线I代表哪种投入方式 (用A、B表示)
②在温度为500K的条件下,按照A方式充入3mol H2和1.5mol CO2,该反应10min时达到平衡:
a.此温度下的平衡常数为 ;500K时,若在此容器中开始充入0.3molH2和0.9mol CO2、0.6molCH3OH、xmolH2O,若使反应在开始时正向进行,则x应满足的条件是
b.在此条件下,系统中CH3OH的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示,当反应时间达到3min时,迅速将体系温度升至600K,请在图2中画出3~10min内容器中CH3OH浓度的变化趋势曲线。
(3)固体氧化物燃料电池是一种新型的燃料电池,它是以固体氧化锆、氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O 2-)在其间通过,该电池的工作原理如下图所示,其中多孔电极均不参与电极反应,下图是甲醇燃料电池的模型。
①出该燃料电池的负极反应式
②如果用该电池作为电解装置,当有16g甲醇发生反应时,则理论上提供的电量最多为 (法拉第常数为9.65×104C·mol-1)
下列实验方案能达到实验目的的是
选项 | 实验方案 | 实验目的或结论 |
A | 将硫酸酸化的H2O2溶液滴入Fe(NO3)2溶液中,溶液变黄色 | 可证明氧化性:H2O2比Fe3+强 |
B | 向1 mL 1%的NaOH溶液中加入2 mL 2%的CuSO4溶液,振荡,再加入0.5 mL有机物Y,加热,未出现砖红色沉淀 | 说明Y中不含醛基 |
C | 将一定量的NaNO3和KCl的混合液加热并 浓缩至有晶体析出时,趁热过滤 | 得到NaCl晶体 |
D | 比较不同反应的反应热数据大小 | 从而判断反应速率的大小 |
下列说法不正确的是
A.25℃时,pH=11 NaOH溶液和pH=3 CH3COOH混合,若溶液显酸性,则所得溶液中离子浓度可能为c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-)
B.取c(H+)=0.01mol/L的盐酸和醋酸各100mL,分别稀释2倍后,再分别加入0.03g锌粉,在相同条件下充分反应,醋酸与锌反应的速率大
C.25℃时,某溶液中由水电离出的c(H+)=10-a mol/L,若a>7时,该溶液pH一定为14-a
D.含等物质的量的NaHC2O4和Na2C2O4的溶液中存在:2c(Na+)=3[c(HC2O4-)+c(C2O42-)+c(H2C2O4)]
某温度下,碳和H2O(g)在密闭容器里发生下列反应:
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),
当反应达到平衡时,c(H2)=1.9mol•L-1、c(CO)=0.1mol•L-1。
则下列叙述正确的是
A.CO在平衡时转化率为10%
B.平衡浓度c(CO2)=c(H2)
C.其他条件不变时,缩小体积,反应②平衡不移动
D.平衡时增大碳的质量,反应①中热量值不变
为除去括号内的杂质,下列各选项中所选用的试剂或方法不正确的是
A.NaHCO3溶液(Na2CO3),应通入过量的CO2气体
B.NaBr溶液(NaI),应加入适量的氯水、CCl4,进行萃取分液
C.NH4Cl溶液(FeCl3),应加入适量的氨水,过滤
D.CO2(CO),通过过量灼热的氧化铜粉末
被誉为“矿石熊猫”的香花石,由我国地质学家首次发现,它由前20号元素中的6种组成,其化学式为X3Y2(ZWR4)3T2,其中X、Y、Z为金属元素,Z的最外层电子数与次外层电子数相等,X、Z位于同族,Y、Z、R、T位于同周期,R最外层电子数是次外层的3倍,T无正价,X与R原子序数之和是W的2倍。下列说法错误的是
A.原子半径:Y>Z>R>T
B.气态氢化物的稳定性:W<R<T
C.最高价氧化物对应的水化物的碱性:X>Z
D.XR2、WR2两种化合物中R的化合价相同