CO2的转化和重整受到越来越多的关注,它是有效应对全球气候变化、促进低碳社会构建的重要方法。
(1)热化学转化法。
CO2催化加氢合成CH4,其过程中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g);ΔH=-890.3 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2(g);ΔH=+2.8 kJ·mol-1
反应Ⅲ:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);ΔH=-566.0 kJ·mol-1
则反应CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) 的ΔH=________kJ·mol-1。
(2)CO2催化还原法。
图1表示的是利用CO2的“直接电子传递机理”。在催化剂铜的表面进行转化。当有1 mol CO2反应时,直接传递的电子物质的量为________mol。
(3)CO2电化学催化重整法。
①图2表示以KOH溶液作电解质溶液进行电解的示意图,CO2在Cu电极上可以转化为CH4,该电极反应的方程式为______________________,电解一段时间后,阳极区溶液pH减小,其原因是__________________。
②CO2与CH4在催化剂作用下合成乙酸,反应的化学方程式为________。
(4)CO2与丙烯通过金属杂多酸盐[CoxH(3-2x)PW12O40] 催化合成甲基丙烯酸。
①研究发现金属杂多酸盐中x对CO2转化率的影响如图3所示,由图3得出催化效果最好的金属杂多酸盐化学式是________。
②催化剂在温度不同时对CO2转化率的影响如图4所示,300 ℃催化效果远不如200 ℃ 和250 ℃的原因为__________________________________。
实验室以工业废铁为原料制取绿矾(FeSO4·7H2O),并用绿矾为原料制备Fe(OH)SO4溶液和NH4Fe(SO4)2·12H2O晶体,其实验流程如下:
已知:FeSO4·7H2O和NH4Fe(SO4)2·12H2O随温度变化的溶解度曲线如下图。
(1)废铁溶解前需要用热的饱和Na2CO3溶液浸泡,目的是________。
(2)溶解时控制溶液温度为70~80 ℃,目的是__________________,溶解时铁需过量的原因是________________。
(3)氧化时将绿矾分批次加入到浓硝酸中,搅拌,反应1 h,有红棕色气体生成,同时得到Fe(OH)SO4,发生的化学方程式为________________。氧化结束后不能采用加热煮沸的方法除去溶液中剩余的硝酸,理由是________________(任写一条)。
(4)设计以绿矾和硫酸铵为原料,制取纯净NH4Fe(SO4)2·12H2O的实验方案:________________(已知pH=1时出现Fe(OH)3沉淀。实验中可以选用的试剂:1.0 mol·L-1稀硫酸、2.0 mol·L-1稀盐酸、5%H2O2溶液)。
某硫酸盐在工农业生产上有广泛用途。它的组成可表达为KxFey(SO4)z·nH2O(其中Fe为+2价)。为测定它的组成可通过下列实验:
步骤Ⅰ:称取22.80 g样品,配制成100.00 mL溶液A。
步骤Ⅱ:量取25.00 mL溶液A,用0.300 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定至终点(滴定过程中MnO4-与Fe2+反应生成Mn2+和Fe3+),消耗KMnO4溶液10.00 mL。
步骤Ⅲ:量取25.00 mL溶液A,加入足量的四苯硼酸钠{Na[B(C6H5)4]}溶液至沉淀完全,得白色固体四苯硼酸钾(摩尔质量为358 g·mol-1)10.74 g。该反应的离子方程式为K++[B(C6H5)4]-=K[B(C6H5)4]↓。
(1)判断步骤Ⅱ滴定终点的现象是________,写出步骤Ⅱ中的离子反应方程式:________。
(2)已知常温下K[B(C6H5)4]的Ksp=2.0×10-13,欲使溶液中c(K+)≤1.0×10-5 mol·L-1,此时溶液中c{[B(C6H5)4]-}≥________mol·L-1。
(3)通过计算确定样品的化学式__________(写出计算过程)。
化合物F具有降血脂和抗癌作用,其合成路线如下:
(1) A中含氧官能团的名称为________和________。
(2)E→F的反应类型为________。
(3)C的分子式为C9H11O2Br,写出C的结构简式:________。
(4)A的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:________。
①能与FeCl3发生显色反应;
②碱性条件水解生成两种产物,酸化后分子中均只有2种不同化学环境的氢。
(5) 写出以、P(OC2H5)3为原料制备的合成路线流程图_________(无机试剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
工业上用钛白渣[主要成分为FeSO4,还含有少量Fe2(SO4)3、MgSO4及TiOSO4]为主要原料生产氧化铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如下:
(1)“溶解”时,TiOSO4发生水解生成难溶于水的H2TiO3,反应的化学方程式为________。
(2)“除杂”时,加入NH4HF2固体的作用是________。
(3)“氧化”时,Fe2+生成FeOOH的离子方程式是________。
(4)滤液X中主要含有的阳离子是________(填化学式)。
(5)实验测得反应溶液的pH、温度对氧化铁黄产率的影响如图所示。
①反应温度宜选择________。
②氧化时应控制pH的合理范围是4.5左右,pH过小或过大均会导致氧化铁黄产率较低,其可能原因是__________________________________。
某研究小组以AgZSM为催化剂,在容积为1 L的容器中,相同时间下测得0.1 mol NO转化为N2的转化率随温度变化如图所示[无CO时反应为2NO(g)N2(g)+O2(g);有CO时反应为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)]。下列说法正确的是 ( )
A.反应2NON2+O2的ΔH>0
B.达平衡后,其他条件不变,使n(CO)/n(NO)>1,CO转化率下降
C.X点可以通过更换高效催化剂提高NO转化率
D.Y点再通入CO、N2各0.01 mol,此时v(CO,正)<v(CO,逆)