CO2催化加氢制甲醇,是极具前景的温室气体资源化研究领域。在某CO催化加氢制甲醇的反应体系中,发生的主要反应有:
i.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.4kJ·mol-1
ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ·mol-1
ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H3
(1)△H3________ kJ·mol-1
(2)5MPa时,往某密闭容器中按投料比n(H2):n(CO2)=3:1充入H2和CO2。反应达到平衡时,测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。
①体系中CO2的物质的量分数受温度的影响不大,原因是____。
②250℃时,反应ii的平衡常数____1(填“>”“<”或“=”)。
③下列措施中,无法提高甲醇产率的是____(填标号)。
A 加入适量CO B 增大压强 C 循环利用原料气 D 升高温度
④如图中X、Y分别代表____(填化学式)。
(3)反应i可能的反应历程如下图所示。
注:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字或字母,单位:eV)。其中,TS表示过渡态、*表示吸附在催化剂上的微粒。
①反应历程中,生成甲醇的决速步骤的反应方程式为____。
②相对总能量E=____(计算结果保留2位小数)。(已知:leV=1.6×10-22kJ)
(4)用电解法也可实现CO2加氢制甲醇(稀硫酸作电解质溶液)。电解时,往电解池的____极通入氢气,阴极上的电极反应为____。
实验室里,从废旧钴酸锂离子电池的正极材料(在铝箔上涂覆活性物质 LiCoO2)中,回收钴、锂的操作流程如图所示:
回答下列问题。
(1)拆解废旧电池获取正极材料前,先将其浸入 NaCl 溶液中,使电池短路而放电,此时溶液温度升高,该过程中能量的主要转化方式为_____。
(2)“碱浸”过程中产生的气体是_____;“过滤”所得滤液用盐酸处理可得到氢氧化铝,反应的化学方程式为_________。
(3)“酸浸”时主要反应的离子方程式为_____;若硫酸、Na2S2O3 溶液用一定浓度的盐酸替代,也可以达到“酸浸”的目的,但会产生_________(填化学式)污染环境。
(4)“沉钴”时,调 pH 所用的试剂是_____;“沉钴”后溶液中 c(Co2+)=_____。(已知:Ksp[Co(OH)2]=1.09×l0-15)
(5)根据如图判断,“沉锂”中获得Li2CO3 固体的操作主要包括_______、_______、洗涤、干燥等步骤。
苯胺()是重要的化工原料。某兴趣小组在实验室里进行苯胺的相关实验。
已知:①和 NH3 相似,与盐酸反应生成易溶于水的盐
②用硝基苯制取苯胺的反应原理:2+3Sn+12HCl→2+3SnCl4+4H2O
③有关物质的部分物理性质见表:
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 溶解性 | 密度/g∙cm-3 |
苯胺 | -6.3 | 184 | 微溶于水,易溶于乙醚 | 1.02 |
硝基苯 | 5.7 | 210.9 | 难溶于水,易溶于乙醚 | 1.23 |
乙醚 | -116.2 | 34.6 | 微溶于水 | 0.7134 |
Ⅰ.比较苯胺与氨气的性质
(1)将分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒靠近,产生白烟,反应的化学方程式为__________;用苯胺代替浓氨水重复上述实验,却观察不到白烟,原因是______。
Ⅱ.制备苯胺。往图所示装置(夹持装置略,下同)的冷凝管口分批加入 20mL 浓盐酸(过量),置于热水浴中回流 20min,使硝基苯充分还原;冷却后,往三颈烧瓶中滴入一定量 50% NaOH 溶液,至溶液呈碱性。
(2)冷凝管的进水口是____(填“a”或“b”);
(3)滴加 NaOH 溶液的主要目的是析出苯胺,反应的离子方程式为______________。
Ⅲ.提取苯胺。
i.取出上图所示装置中的三颈烧瓶,改装为如图所示装置:
ii.加热装置 A 产生水蒸气,烧瓶 C 中收集到苯胺与水的混合物;分离混合物得到粗苯胺和水溶液。
ii.往所得水溶液加入氯化钠固体,使溶液达到饱和状态,再用乙醚萃取,得到乙醚萃取液。
iii.合并粗苯胺和乙醚萃取液,用 NaOH 固体干燥,蒸馏后得到苯胺 2.79g。
(4)装置B无需用到温度计,理由是______。
(5)操作i中,为了分离混合物,取出烧瓶C前,应先打开止水夹d,再停止加热,理由是__________。
(6)该实验中苯胺的产率为 _____________。
(7)欲在不加热条件下除去苯胺中的少量硝基苯杂质,简述实验方案: _________________。
室温下,向某Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中逐滴加入BaCl2溶液,溶液中lgc(Ba2+)与的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
(已知:H2CO3的Ka1、Ka2分别为4.2×10-7、5.6×10-11)
A.a对应溶液的pH小于b
B.b对应溶液的c(H+)=4.2×10-7mol·L-1
C.a→b对应的溶液中减小
D.a对应的溶液中一定存在:2c(Ba2+)+c(Na+)+c(H+)=3c(HCO3-)+c(Cl-)+c(OH-)
我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置(如下图所示)。闭合K2、断开K1时,制氢并储能;断开K2、闭合K1时,供电。下列说法错误的是
A.制氢时,溶液中K+向Pt电极移动
B.制氢时,X电极反应式为
C.供电时,Zn电极附近溶液的pH降低
D.供电时,装置中的总反应为
某同学按如图所示实验装置探究铜与浓硫酸的反应,记录实验现象如表。下列说法正确的是
试管 | ① | ② | ③ | ④ |
实验现象 | 溶液仍为无色,有白雾、白色固体产生 | 有大量白色沉淀产生 | 有少量白色沉淀产生 | 品红溶液褪色 |
A.②中白色沉淀是BaSO3
B.①中可能有部分浓硫酸挥发了
C.为了确定①中白色固体是否为硫酸铜,可向冷却后的试管中注入水,振荡
D.实验时若先往装置内通入足量N2,再加热试管①,实验现象不变