研究减少CO2排放是一项重要课题。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.6kJ/mol
反应Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) △H2=+23.4kJ/mol
反应Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H3
(1)△H3=___kJ/mol。
(2)恒温恒容条件下,在密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2,发生反应I。下列描述能说明反应I达到平衡状态的是___(填序号)。
A.容器内的混合气体的密度保持不变
B.反应体系总压强保持不变
C.断裂3NA个H-O键同时断裂2NA个C=O键
D.CH3OH和H2O的浓度之比保持不变
(3)反应II在某温度下的平衡常数为0.25,此温度下,在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3(g)和H2O(g),反应到某时刻测得各组分浓度如下:
物质 | CH3OCH3(g) | H2O(g) | CH3OH(g) |
浓度/mol.L-1 | 1.8 | 1.8 | 0.4 |
此时v正___v逆(填“>”、“<”或“=”),当反应达到平衡状态时,混合气体中CH3OH体积分数(CH3OH)%=___%。
(4)在某压强下,反应III在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下,将6molCO2和12molH2充入2L的密闭容器中,5min后反应达到平衡状态,则0~5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=__。
(5)恒压下将CO2和H2按体积比1:3混合,在不同催化剂作用下发生反应I和反应III,在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。
其中:CH3OH的选择性=×100%
①温度高于230℃,CH3OH产率随温度升高而下降的原因是__。
②在上述条件下合成甲醇的工业条件是__。
A.210℃ B.230℃ C.催化剂CZT D.催化剂CZ(Zr-1)T
锂离子电池应用很广。某种锂离子二次电池的电极材料主要是钴酸锂(LiCoO2)和石墨。钴是一种稀有的贵重金属,废旧锂离子电池电极材料的回收再生意义重大。
(1)锂离子电池(又称锂离子浓差电池)的充电过程:Li+从含LiCoO2的电极中脱出,正三价Co被氧化,此时该极处于贫锂态(Li1-xCoO2)。
①放电时,电流从___(填“a”或“b”)极流出。
②充电时,a极的电极反应式为___。
(2)钴酸锂回收再生流程如下:
①用H2SO4酸浸时,通常添加30%的H2O2以提高浸出效率,其中H2O2的作用是___。
②用盐酸代替H2SO4和H2O2,浸出效率也很高,但工业上不使用盐酸,主要原因之一是:会产生有毒、有污染的气体。写出相应反应的化学方程式___。
③其他条件不变时,相同反应时间,随着温度升高,含钴酸锂的固体滤渣在H2SO4和30%H2O2混合液中的浸出率曲线如图,请解释温度高于80℃,钴的浸出率变化的原因:___。
④高温下,在O2存在时纯净的CoC2O4与Li2CO3再生为LiCoO2的化学方程式为___。
某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验:
装置 | 分别进行的操作 | 现象 |
i.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加酚酞 |
| |
ii.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液 | 铁片表面产生蓝色沉淀 |
(1)小组同学认为以上两种检验方法,均能证明铁发生了吸氧腐蚀。
①实验i中的现象是___。
②用电极反应式解释实验i中的现象:___。
(2)查阅资料:K3[Fe(CN)6]具有氧化性。
①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是___。
②进行下列实验,在实验几分钟后的记录如下:
实验 | 滴管 | 试管 | 现象 |
0.5mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液 | iii.蒸馏水 | 无明显变化 | |
iv.1.0mol·L-1NaCl溶液 | 铁片表面产生大量蓝色沉淀 | ||
v.0.5mol·L-1Na2SO4溶液 | 无明显变化 |
以上实验表明:在有Cl-存在条件下,K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。为探究Cl-的存在对反应的影响,小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii,发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明Cl-的作用是___。
(3)有同学认为上述实验仍不够严谨。为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ii结果的影响,又利用(2)中装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是__(填字母序号)。
实验 | 试剂 | 现象 |
A | 酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2) | 产生蓝色沉淀 |
B | 酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2) | 产生蓝色沉淀 |
C | 铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2) | 产生蓝色沉淀 |
D | 铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2) | 产生蓝色沉淀 |
(4)综合以上实验分析,利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是:连好装置一段时间后,___(回答相关操作、现象),则说明负极附近溶液中产生了Fe2+,即发生了电化学腐蚀。
五氧化二碘(I2O5)可用作氧化剂,除去空气中的一氧化碳,易溶于水形成碘酸,不溶于无水乙醇、乙醚、氯仿和二硫化碳。用下列装置制备五氧化二碘加热装置及夹持装置省略。
制备五氧化二碘的步骤如下:
步骤1:I2与KClO3按一定比例加入反应器M中,用硝酸调节pH=1~2,温度控制在80~90℃。搅拌反应lh,使反应完全。
步骤2:然后冷却至室温,析出碘酸氢钾[KH(IO3)2]晶体。将过滤得到的晶体加水、加热溶解,并用足量氢氧化钾溶液中和至溶液pH为10。再冷却结晶,过滤得到的晶体于干燥3h,得到碘酸钾产品。
步骤3:将步骤2制得的碘酸钾酸化后得碘酸(HIO3),再将碘酸在干燥空气气流中加热到失水得到五氧化二碘。
(1)五氧化二碘可除去空气中的一氧化碳,反应生成碘单质,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__。
(2)仪器M的名称是__。反扣的漏斗N除了可以防止倒吸,还有一个作用是__。
(3)步骤1中除了生成碘酸氢钾外,同时还生成氯化钾和氯气,若n(KCl):n(Cl2)=5:3,写出该反应的化学方程式:___。
(4)步骤2中的主要反应为IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O,称取0.700g碘酸钾产品假设杂质不参与反应,将产品放入烧杯中,加蒸馏水溶解,并加入足量酸化的KI溶液,配制成100mL溶液,取10.00mL配制的溶液于锥形瓶中并加入指示剂,然后用0.1molL-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,三次实验平均消耗标准溶液的体积为18.00mL。已知:I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6
如何判断该滴定终点___。
该碘酸钾产品中碘酸钾的质量分数是___保留三位有效数字。
若装Na2S2O3标准溶液的滴定管尖嘴部分滴定前无气泡,滴定后又有气泡,则所测得产品的质量分数___填“偏高”或“偏低”。
通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚(),其原理如图所示,下列说法错误的是( )
A.a极的电极反应为:+e-→Cl-+
B.b极上的电势比a极上的电势低
C.当外电路中有0.2mole-转移时,通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA
D.电池工作一段时间后,a极区域的pH降低
Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体,是一种强氧化剂,易溶于水且会与水反应生成次氯酸,与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。一种制取Cl2O的装置如图所示。
已知:Cl2O的熔点为-116℃,沸点为3.8℃;Cl2的沸点为-34.6℃;HgO+2Cl2=HgCl2+Cl2O。
下列说法中不正确的是( )
A.装置②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸
B.通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释,减小爆炸危险
C.从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2
D.装置④与⑤之间不用橡胶管连接,是为了防止橡胶管燃烧和爆炸