研究表明,在CuZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO,反应的热化学方程式如下:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1 平衡常数K1 反应Ⅰ
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2 =+41.2kJ•mol-8平衡常数K2 反应Ⅱ
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据:
T(K) | 催化剂 | CO2转化率(%) | 甲醇选择性(%) |
543 | Cat.1 | 12.3 | 42.3 |
543 | Cat.2 | 10.9 | 72.7 |
553 | Cat.1 | 15.3 | 39.1 |
553 | Cat.2 | 12.0 | 71.6 |
[备注]Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性;转化的CO2中生成甲醇的百分比
(1)合成的甲醇可用于燃料电池的燃料,若电解质为稀烧碱溶液时甲醇燃料电池的正极反应式为________;研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在______极,该电极反应式是________________________________。
(2)从表中实验数据可以分析出,提高CO2转化成CH3OH的选择性的方法有______________。
(3)反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K3=____________(用K1和K2表示)。
(4)在恒压密闭容器中,由CO2和H2进行反应I合成甲醇,在其它条件不变的情况下,探究温度对化学平衡的影响,实验结果如图。
①△H1_________0(填“>”、“<”或“=”)
②有利于提高CO2平衡转化率的措施有___________(填标号)。
A.降低反应温度
B.投料比不变,增加反应物的浓度
C.增大CO2和H2的初始投料比
D.混合气体中掺入一定量惰性气体(不参与反应)
(5)在T1温度时,将1.00molCO2和3.00molH2充入体积为1.00L的恒容密闭容器中,容器起始压强为P0,仅进行反应I。
①充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器的压强与起始压强之比为________(用a表示)。
②若经过3h反应达到平衡,平衡后,混合气体物质的量为3.00mol,则该过程中H2的平均反应速率为____________(保留三位有效数字);该温度下反应的化学平衡常数K为____________(保留三位有效数字);平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示,即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数。写出上述反应压力平衡常数KP为____________(用P0表示,并化简)。
现有如下溶液:
①1.0mL0.10mol•L-1双氧水
②1.0mL0.20mol•L-1双氧水
③3.0mL0.10mol•L-1KMnO4溶液
④3.0mL0.010mol•L-1KMnO4溶液。
所有实验均需加入1.0mL稀硫酸(足量),依据褪色时间长短判定反应速率快慢:
(1)写出发生反应的离子方程式_________________________;若某反应的化学方程式为2KMnO4+9H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+7O2↑+12H2O,则该反应的氧化剂为______________,若有9molH2O2参加该反应,则反应转移电子数目为___________;
(2)某温度下,若要探究反应物浓度对反应速率的影响,则应选择试剂______进行实验(填序号)。
(3)某温度下,某同学按照(2)中选择试剂进行实验,褪色时间为5s:
①计算以H2O2表示的反应速率为___________;
②进行实验过程中,该同学发现颜色变化会出现先慢后快并突然褪色的现象。为此该同学又进行了一次平行实验,只是加入少量MnSO4固体,结果溶液立即褪色,请推测颜色变化会出现先慢后快并突然褪色的现象的原因___________;
(4)某同学在不同温度下,分别取两份等体积不同浓度的双氧水与等量KMnO4溶液进行反应,绘制出c(H2O2)随时间(t)变化的曲线如图所示,若A、B分别为不同温度时测定的曲线,则_____(填“A”或“B”)曲线所对应的实验温度高,判断的依据是___________;
下表为长式周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。
(1)比较①和②具有相同核外电子排布的简单离子半径大小关系为______________(填化学式);③、④、⑤三种元素的第一电离能由大到小的顺序为____________(填元素符号),写出原子序数和元素⑧相差2且元素⑧同族的元素基态原子的外围电子排布式____________。
(2)在元素③与①形成的原子个数比为1:1的四原子分子中,③原子的杂化方式为____________。其分子中δ键和π键数目之比为____________。
(3)元素④的某种氢化物甲分子中含有18个电子,甲为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似。写出甲在水中的第一步电离的电离方程式____________。甲在微电子工业中,可作刻蚀剂H2O2的清除剂,二者发生反应的产物不污染环境,其化学方程式为____________。
(4)元素⑥和⑤形成分子乙的结构与元素①和⑤形成的最简单分子丙相似,乙的VSEPR模型为___________,解释丙的沸点高于乙的原因____________。
(5)可用赤血盐K3[Fe(CN)6]检验元素⑧的+2价阳离子,写出该反应的离子方程式___________,元素⑩的阴离子与元素⑧的+2价离子形成化合物丁,将3molCl2通入含4mol丁的溶液,用一个离子方程式表示该反应过程为____________。
(6)晶胞有两个基本要素:
①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,下图为⑦和⑨组成的离子化合物戊的晶胞,其中三个离子(白色球)坐标参数A为(0,0,0);B为(,0,);C为(,,0)。则D离子(黑色球)的坐标参数为_____。
②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状,已知戊的晶胞参数apm,则晶胞中B和D离子的距离为______pm。
与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,请回答下列问题:
(1)该电池放电时生成+3价铁的化合物,则电池放电时正极的电极反应式为____________________;
(2)完成制备电池正极材料过程中某一反应的化学方程式:
________FeCl3+________NaOH+________NaClO=________Na2FeO4+________+________
(3)FeO42-具有强氧化性,在其钾盐溶液中加入稀硫酸,溶液变为黄色,并有无色气体产生,该反应的离子方程式为____________________。
用铅蓄电池连接惰性电极电解一定量的CuSO4溶液,请回答下列问题:
(1)铅蓄电池放电时正极的电极反应式为________________________________;
(2)惰性电极电解CuSO4溶液的离子方程为_____________________;
(3)若电解一段时间后向电解池溶液中加入1molCu(OH)2·CuCO3,可以使该溶液恢复至原来的浓度和体积,则在该电解过程中转移电子的数目为___________,该电解过程中铅蓄电池中消耗的H2SO4和电解池中生成的H2SO4的物质的量之比为____________。
COCl2的分解反应为COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)。将一定量COCl2(g)和Cl2(g)放入一密闭容器中,2min时达到平衡后,各物质的物质的量在不同条件下的变化情况如下图所示。
下列相关说法中不正确的是
A.1min时以CO表示的逆反应速率小于3min时以CO表示的正反应速率
B.若在6min时改变的条件为升高温度,则反应的平衡常数K增大
C.12min时改变的条件可为减小CO的浓度,16min时改变的条件可为增大反应容器的体积
D.以CO表示在4~5min、10~11min和12~13min时平均反应速率为v(4~5)<v(10~11)<v(12~13)