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2019年国际非政府组织“全球碳计划”12月4日发布报告:研究显示,全球二氧化碳...

2019年国际非政府组织全球碳计划”124日发布报告:研究显示,全球二氧化碳排放量增速趋缓。CO2的综合利用是解决温室问题的有效途径。

(1)一种途径是将CO2转化成有机物实现碳循环。如:

C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l)         ΔH1=-44.2kJ·mol-1

2CO2(g)+2H2O(l)=C2H4(g)+3O2(g)    ΔH2=+1411.0kJ·mol-1

2CO2(g)+3H2O(l)=C2H5OH(l)+3O2(g)  ΔH3=___

(2)CO2甲烷化反应是由法国化学家Sabatier提出的,因此,该反应又叫Sabatier反应。CO2催化氢化制甲烷的研究过程如图:

上述过程中,产生H2反应的化学方程式为__

HCOOHCO2转化为CH4的中间体:CO2HCOOHCH4。当镍粉用量增加10倍后,甲酸的产量迅速减少,当增加镍粉用量时,CO2镍催化氢化制甲烷的两步反应中反应速率增加较大的一步是__(填“I”)。

(3)CO2经催化加氢可以生成低碳烃,主要有两个竞争反应:

反应ICO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)

1L恒容密闭容器中充入1molCO24molH2,测得平衡时有关物质的物质的量随温度变化如图所示。520℃时,CO2的转化率为__520℃时,反应I的平衡常数K=__

(4)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)   ΔHm代表起始时的投料比,即m=。图1中投料比相同,温度T3T2T1,则ΔH___(填“>”“<”0

m=3时,该反应达到平衡状态后p()=20Mpa,恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图2。则曲线b代表的物质为___(填化学式),T4温度时,反应达到平衡时物质d的分压p(d)=___

 

+1366.8kJ·mol-1 3Fe+4H2OFe3O4+4H2 Ⅱ 60% 0.005 < CO2 2.5MPa 【解析】 (1)C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l) ΔH1=-44.2kJ·mol-1 2CO2(g)+2H2O(l)=C2H4(g)+3O2(g) ΔH2=+1411.0kJ·mol-1 利用盖斯定律,将两个热化学方程式直接相加,便可得出2CO2(g)+3H2O(l)=C2H5OH(l)+3O2(g)的ΔH3。 (2)转化过程中,发生Fe+H2O(g)的反应,CO2与H2的反应,写出反应方程式,便可确定产生H2反应的化学方程式。 ②由前面信息中确定,增加镍粉用量时,导致甲酸产量迅速减少,则表明第二步反应迅速进行。 (3)从图中采集信息,进行计算,从而求出520℃时,CO2的转化率和反应I的平衡常数K。 (4)从图中可看出,降低温度,H2的转化率增大,从而表明降温平衡正向移动,由此可求出ΔH与0的关系。 ②温度升高,平衡逆向移动,则反应物的物质的量分数增大,再由起始量关系,确定曲线b代表的物质,T4温度时,利用三段式及图中采集的信息,求出反应达到平衡时物质d的分压p(d)。 (1)C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l) ΔH1=-44.2kJ·mol-1 2CO2(g)+2H2O(l)=C2H4(g)+3O2(g) ΔH2=+1411.0kJ·mol-1 利用盖斯定律,将两个热化学方程式直接相加,便可得出2CO2(g)+3H2O(l)=C2H5OH(l)+3O2(g)的ΔH3=+1366.8kJ·mol-1。答案为:+1366.8kJ·mol-1; (2)转化过程中,发生反应:3Fe+4H2OFe3O4+4H2、CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)、CO2(g)+H2(g)HCOOH(ag),便可确定产生H2反应的化学方程式为3Fe+4H2OFe3O4+4H2。答案为:3Fe+4H2OFe3O4+4H2; ②由前面信息中确定,增加镍粉用量时,导致甲酸产量迅速减少,则表明第二步反应迅速进行,则反应速率增加较大的一步是Ⅱ。答案为:Ⅱ; (3) 520℃时,反应Ⅰ中生成CH40.2mol,则消耗CO20.2mol;反应Ⅱ中生成C2H40.2mol,则消耗CO20.4mol,两反应共消耗CO20.6mol,从而得出CO2的转化率为=60%;反应Ⅰ中生成CH40.2mol,则同时生成H2O0.4mol,消耗CO20.2mol、H20.8mol;反应Ⅱ中生成C2H40.2mol,则消耗CO20.4mol、H21.2mol。两反应共消耗CO20.6mol、H22mol,剩余CO20.4mol、H22mol,反应I的平衡常数K==0.005。答案为:60%;0.005; (4)从图中可看出,降低温度,H2的转化率增大,从而表明降温平衡正向移动,由此可求出ΔH<0。答案为:<; ②温度升高,平衡逆向移动,则反应物的物质的量分数增大,再由起始量关系,确定曲线a代表H2、b代表CO2,c代表H2O(g)、d代表C2H5OH。T4温度时,m=3,令n(CO2)=2mol,则n(H2)=6mol,设CO2的物质的量为2x,建立如下三段式: 依题意得:2-2x=x,x=,平衡时乙醇的分压为=2.5MPa。答案为:CO2;2.5MPa。
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考点分析:
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2019年诺贝尔化学奖授予锂离子电池的发明者,LiFePO4是锂离子电池的正极材料。用含锂废渣(主要金属元素的含量:Li  8.50%Ni  6.55%Mg  13.24%)制备Li2C2O4,并用其制备LiFePO4部分工艺流程如图(该流程可能造成水体砷污染):

已知:滤液1、滤液2中部分离子的浓度(g·L-1):

 

Li+

Ni2+

Mg2+

滤液1

22.72

20.68

60.18

滤液2

21.94

7.7×10-3

0.78×10-3

 

 

I.制备Li2C2O4

(1)滤渣2的主要成分有__(填化学式)。

(2)Na2C2O4溶液中各离子的浓度由大到小顺序为__

(3)写出加入Na2C2O4溶液时发生反应的离子方程式:__

.制备LiFePO4

(4)将电池极Li2C2O4FePO4置于高温下反应生成LiFePO4和一种温室气体,该反应的化学方程式是___

(5)LiFePO4需要在高温下成型后才能作为电极,高温成型时要加入少量石墨,则石墨的作用是__(任写一点)。

(6)我国科学家研究零价铁活化过硫酸钠(Na2S2O8)去除废水中的As(Ⅴ),其机制模型如图,其中零价铁与过硫酸钠反应的离子方程式是__。在该模型中得到的铁砷共沉淀物经灼烧(无元素化合价变化)后得到一种磁性化合物,化学式为Fe7As2O14,该物质中二价铁与三价铁的个数比为__

 

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焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是一种可溶于水的白色或淡黄色小晶体,食品级焦亚硫酸钠可作为贮存水果的保鲜剂等。某化学研究兴趣小组欲自制焦亚硫酸钠并探究其部分化学性质等。

(1)制备Na2S2O5,如图(夹持及加热装置略)

可用试剂:饱和Na2SO3溶液、浓NaOH溶液、浓H2SO4、苯、Na2SO3固体(试剂不重复使用)

焦亚硫酸钠的析出原理:NaHSO3(饱和溶液)→Na2S2O5(晶体)+H2O(l)

F中盛装的试剂是__,作用是__

②通入N2的作用是__

Na2S2O5晶体在__(填“A”“D”“F”)中得到,再经离心分离,干燥后可得纯净的样品。

④若撤去E,则可能发生__

(2)设计实验探究Na2S2O5的性质,完成表中填空:

 

预测Na2S2O5的性质

探究Na2S2O5性质的操作及现象

探究一

Na2S2O5的溶液呈酸性

 

探究二

Na2S2O5晶体具有还原性

取少量Na2S2O5晶体于试管中,滴加1mL2mol·L-1酸性KMnO4溶液,剧烈反应,溶液紫红色很快褪去

 

 

__。(提供:pH试纸、蒸馏水及实验必需的玻璃仪器)

②探究二中反应的离子方程式为__(KMnO4→Mn2+)

(3)利用碘量法可测定Na2S2O5样品中+4价硫的含量。

实验方案:将agNa2S2O5样品放入碘量瓶(带磨口塞的锥形瓶)中,加入过量c1mol·L-1的碘溶液,再加入适量的冰醋酸和蒸馏水,充分反应一段时间,加入淀粉溶液,__(填实验步骤),当溶液由蓝色恰好变成无色,且半分钟内溶液不恢复原色,则停止滴定操作重复以上步骤两次记录数据。(实验中必须使用的试剂有c2mol·L-1的标准Na2S2O3溶液;已知:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI

(4)含铬废水中常含有六价铬[Cr()]利用Na2S2O5FeSO4·7H2O先后分两个阶段处理含Cr2O72-的废水,先将废水中Cr2O72-全部还原为Cr3+,将Cr3+全部转化为Cr(OH)3而除去,需调节溶液的pH范围为___

{已知:Ksp[Cr(OH)3]=6.4×10-31lg20.3c(Cr3+)<1.0×10-5mol·L-1时视为完全沉淀}

 

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25℃时,向NaHCO3溶液中滴入盐酸,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是(   

A.25℃时,H2CO3的一级电离K(H2CO3)=1.0×10-6.4

B.图中a=2.6

C.25℃时,HCO3-+H2OH2CO3+OH-Kh=1.0×10-7.6

D.M点溶液中:c(H+)+c(H2CO3)=c(Cl-)+2c(CO32-)+c(OH-)

 

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聚苯胺是一种在充放电过程中具有更优异可逆性的电极材料。Zn一聚苯胺二次电池的结构示意图如图所示,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(   

A.放电时,外电路每通过0.1NA个电子时,锌片的质量减少3.25g

B.充电时,聚苯胺电极的电势低于锌片的电势

C.放电时,混合液中的Cl-向负极移动

D.充电时,聚苯胺电极接电源的正极,发生氧化反应

 

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证据推理与模型认知是化学学科的核心素养之一。下列事实与相应定律或原理不相符的是(   

A.Fe(SCN)3溶液中加入少量KSCN固体,溶液颜色加深——勒夏特列原理

B.常温常压下,1体积CH4完全燃烧消耗2体积O2——阿伏加德罗定律

C.向漂白液中加入少量稀硫酸能增强漂白液的漂白效果——元素周期律

D.通过测量CCO的燃烧热来间接计算2C(s)+O2(g)=2CO(g)的反应热——盖斯定律

 

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