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CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目...

CO2CH4是两种重要的温室气体,通过CH4CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。

1250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L密闭容器中通入6 mol CO26 mol CH4,发生如下反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表:

物质

CH4

CO2

CO

H2

体积分数

0.1

0.1

0.4

0.4

 

①此温度下该反应的平衡常数K=___________

②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-890.3 kJ·mol1

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=2.8 kJ·mol1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0 kJ·mol1

反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 的△H______________

③在不同温度下催化剂的催化效率与CO的生成速率如右图所示。t1t2℃时,温度升高而CO的生成速率降低的原因是___________________________________

(∆代表CO的生成速率,■代表催化剂的催化效率)

④为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是_____________________

⑤若再向容器中同时充入2.0 mol CO26.0 mol CH44.0 molCO8.0 molH2,则上述平衡向__________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。

2)以CO2为原料可以合成多种物质。

①可降解二氧化碳聚合物是由CO2加聚而成,写出其结构简式:_____________

②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解,CO2在铜电极上可转化为甲烷,该电极反应方程式为______

 

64 +1379.3 kJ·mol-1 温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低 减小压强或增大CO2的浓度 逆反应 CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH- 【解析】 (1)①根据表中数据,由平衡体系中各组分体积分数可计算各物质的平衡浓度,设平衡时CO2的消耗浓度是x,则甲烷的消耗浓度也是x,CO、H2的平衡浓度则为2x,所以有 根据题意可得2x/(3+2x)=0.4,解得x=1,所以CO2、CH4、CO、H2的平衡浓度分别是0.5mol/L、0.5mol/L、2mol/L、2mol/L,所以该温度下的平衡常数K==64; ②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJ•mol-1ⅰ CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=2.8kJ•mol-1ⅱ 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ•mol-1ⅲ 根据盖斯定律,由ⅰ+ⅱ×2-ⅲ×2得,CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H=-890.3kJ•mol-1+2.8kJ•mol-1×2+566.0kJ•mol-1×2=+247.3 kJ•mol-1; ③由图可知,t1~t2℃时,温度升高,催化剂的催化效率降低,所以温度升高乙酸的生成速率降低; ④正反应体积增大,则减小反应压强、增大CO2的浓度,平衡正向移动,甲烷的转化率增大; ⑤同时充入2.0mol CO2、6.0mol CH4、4.0mol CO和8.0mol H2,则各物质浓度分别为:c(CO2)=1mol/L,c(CH4)=2mol/L,c(CO)=3mol/L,c(H2)=4mol/L,浓度商为42×32/(1×2)=72>64,所以化学平衡向逆反应方向移动; (2)①CO2分子内含有碳氧双键,根据加聚反应特点,生成高聚物结构简式为:; ②根据题意,CO2转化为甲烷,C元素化合价降低,发生还原反应,结合电解质溶液得电极反应为:CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-。  
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25℃时,将浓度均为0.1mol/L,体积分别为VaVbHA溶液与BOH溶液按不同体积比混合,保持Va+Vb=100mLVaVb与混合液pH的关系如图所示,下列说法正确的是(   

A.Ka(HA)=1×10-6mol/L

B.bc(B+)=c(A-)=c(OH-)=c(H+)

C.c点时,随温度升高而减小

D.a→c过程中水的电离程度始终增大

 

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电解原理在化学工业中有广泛应用。图甲表示一个电解池,装有电解液aXY是两块电极板,通过导线与直流电源相连。下列说法不正确的是:

A.若此装置用于电镀铜,则Y为铜电极,电解液a可以是硫酸铜或氯化铜溶液。

B.按图甲装置用惰性电极电解AgNO3溶液,若图乙横坐标x表示流入电极的电子的物质的量,则E表示反应生成硝酸的物质的量,F表示电解生成气体的物质的量。

C.XY为铂电极,a溶液为250mL CuSO4KNO3的混合液,经过一段时间后,两极均得到标准状况下5.6L气体,则原混合液中CuSO4的物质的量浓度为1mol·L-1

D.按图甲装置用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,加入0.1mol的氧化铜刚好恢复到通电前的浓度和pH,则电解过程中转移的电子为0.4mol

 

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ABCD四种短周期元素,其原子半径及最高正化合价如下表所示,CD两原子的电子层数相同,下列说法正确的是:

 

A

B

C

D

原子半径(nm

0.053

0.077

0.102

0.186

最高正化合价

+1

+4

+6

+1

 

 

A.BC2分子呈折线型 B.BC形成氢化物的稳定性B<C

C.D2C的水溶液显酸性 D.这四种元素的单质分别在氧气中燃烧,对应的产物只有一种

 

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NA为阿伏加德罗常数的数值。下列有关叙述正确的是:

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B.在含Al3+总数为NAAlCl3溶液中,Cl-总数为3NA

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下列说法正确的是:

A.苯、油脂均不能使酸性KMnO4溶液褪色

B.甲苯与氯气在光照条件下反应主要生成246—三氯甲苯

C.通过红外光谱分析可以区分乙醇和乙酸乙酯

D.甲烷和Cl2的反应与乙烯和Br2的反应属于同一类型的反应

 

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