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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...

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CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)ΔH=-890.3 kJ·mol1

反应CO(g)H2O (g)=CO2(g)H2(g)ΔH=+2.8 kJ·mol1

反应2CO(g)O2(g)=2CO2(g)ΔH=-566.0 kJ·mol1

则反应CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(g) ΔH________kJ·mol1

(2)CO2催化还原法。

1表示的是利用CO2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,CO2Cu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__________________

CO2CH4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(32x)PW12O40] 催化合成甲基丙烯酸。

①研究发现金属杂多酸盐中xCO2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 ℃  250 ℃的原因为__________________________________

 

-252.9 6 CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH- OH-在阳极被氧化生成O2 CH4+CO2CH3COOH [Co0.5H2PW12O40]或[CoH4P2W24O80] 温度过高,可能会导致催化剂失活 【解析】 (1)根据盖斯定律可知-反应Ⅰ-4×反应Ⅱ+2×反应Ⅲ即可得到CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g),据此计算ΔH; (2)由图1可知CO2在催化剂铜的表面进行转化最终生成的产物是C2H4,根据发生的氧化还原反应确定传递的电子的量; (3)①由图2可知,Cu与电源的负极相连,为阴极,阴极发生了还原反应;在阳极区OH-在被氧化生成O2; ②CO2与CH4在催化剂作用下发生化合反应生成乙酸; (4)①由图3可知,当x=0.5时,CO2的转化率最大,催化效果最好,由此可确定金属杂多酸盐化学式; ②当处于过高的温度时,催化剂会失去催化活性。 (1)根据盖斯定律可知-反应Ⅰ-4×反应Ⅱ+2×反应Ⅲ即可得到CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g),ΔH=-(-890.3 kJ·mol-1)-4×(2.8 kJ·mol-1)+2×(-566.0 kJ·mol-1)=-252.9 kJ·mol-1; (2)由图1可知CO2在催化剂铜的表面进行转化最终生成的产物是C2H4,根据发生的氧化还原反应可的关系:2CO2~C2H4~12e-,因此当有1 mol CO2反应时,直接传递的电子物质的量为6mol; (3)①由图2可知,Cu与电源的负极相连,为阴极,阴极发生了还原反应,电极反应为:CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-;OH-在阳极被氧化生成O2,因此阳极区溶液的pH减小; ②CO2与CH4在催化剂作用下发生化合反应生成乙酸,反应方程式为:CH4+CO2CH3COOH; (4)①由图3可知,当x=0.5时,CO2的转化率最大,催化效果最好,因此金属杂多酸盐化学式为Co0.5H2PW12O40或CoH4P2W24O80; ②当处于过高的温度时,催化剂会失去催化活性,因此300 ℃催化效果远不如200 ℃和250 ℃。  
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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:FeSO4·7H2ONH4Fe(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7080 ℃,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pH1时出现Fe(OH)3沉淀。实验中可以选用的试剂:1.0 mol·L1稀硫酸、2.0 mol·L1稀盐酸、5%H2O2溶液)

 

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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)。为测定它的组成可通过下列实验:

步骤:称取22.80 g样品,配制成100.00 mL溶液A

步骤:量取25.00 mL溶液A,用0.300 0 mol·L1酸性KMnO4溶液滴定至终点(滴定过程中MnO4-Fe2反应生成Mn2Fe3),消耗KMnO4溶液10.00 mL

步骤: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·mol1)10.74 g。该反应的离子方程式为K[B(C6H5)4]=K[B(C6H5)4]↓

(1)判断步骤滴定终点的现象是________,写出步骤中的离子反应方程式:________

(2)已知常温下K[B(C6H5)4]Ksp2.0×1013,欲使溶液中c(K)≤1.0×105 mol·L1,此时溶液中c{[B(C6H5)4]}________mol·L1

(3)通过计算确定样品的化学式__________(写出计算过程)

 

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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________________

(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)

 

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工业上用钛白渣[主要成分为FeSO4,还含有少量Fe2(SO4)3MgSO4TiOSO4]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__________________________________

 

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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[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2NON2O2ΔH0

B.达平衡后,其他条件不变,使n(CO)/n(NO)1CO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CON20.01 mol,此时v(CO,正)v(CO,逆)

 

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