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CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,维持大气中CO2的平衡对生...

CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,维持大气中CO2的平衡对生态环境保护有着重要意义。

1CO2加氢合成低碳烯烃技术能有效利用CO2,以合成C2H4为例。该转化分为两步进行:

第一步:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)    ΔH1=+41.3kJ/mol

第二步:2CO(g)+4H2(g)C2H4(g)+2H2O(g)    ΔH2=-210.5kJ/mol

CO2加氢合成乙烯的热化学方程式为__

2)利用CO2H2合成甲醇又是一个有效利用CO2的途径,反应如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)    ΔH3

①在容积为2L的恒容密闭容器中,通入2molCO23molH2发生上述反应,下列说法能够表明该可逆反应达到平衡状态的是__(填字母)

a.消耗1.5molH2时,有0.5molCH3OH生成

b.转移3mol电子时,消耗11.2L(标准状况下)CO2

c.体系中气体的密度不变

d.水蒸气的体积分数保持不变

e.单位时间内生成H2与生成H2O的物质的量之比为31

②研究温度对该反应甲醇产率的影响。在210℃~290℃,保持原料气中CO2H2的投料比不变,按一定流速发生上述反应。得到甲醇平衡产率与温度的关系如图所示,ΔH3__0(填“>”、“=”或“<”)。判断依据是__

③在一固定容积的密闭容器中发生上述反应。若要提高平衡时CH3OH产率,则可以采取的措施是__(填字母)。

a.升温    b.加入催化剂    c.增加CO2的浓度    d.加入H2加压    e.加入惰性气体    f.分离出甲醇

3)在一定温度和催化剂作用下,也可将CO2转化为燃料CH4,反应方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。当30℃时,一定量的CO2H2混合气体在容积为1L的恒容密闭容器中发生上述反应,5min后达到半衡,此时各物质的浓度如下表:

物质

CO2(g)

H2(g)

CH4(g)

H2O(g)

浓度/mol·L-1

0.2

0.8

a

1.6

 

a=__,该反应平衡常数K=__

4)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,利用CH4可以将CO2直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图所示,乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是__250300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是__

 

2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.9 kJ/mol de < 温度升高,甲醇的平衡产率降低说明正反应放热 cdf 0.8 25 300~400℃ 温度超过250℃,催化剂的催化效率明显降低 【解析】 (1)根据盖斯定律反应1×2+反应2可以得到CO2加氢合成乙烯的化学方程式,ΔH=ΔH1×2+ΔH2=+41.3kJ/mol×2-210.5kJ/mol=-127.9 kJ/mol,则热化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.9 kJ/mol。 (2)①a.消耗1.5molH2时,有0.5molCH3OH生成,两者都为正反应速率,不能表明达到平衡状态; b.转移3mol电子时,消耗11.2L(标准状况下)CO2,不能说明正逆反应速率相等,则不能表明反应达到平衡状态; c.容器的体积不变,体系中气体的质量不变,则气体一直密度不变,不能表明反应达到平衡状态; d.水蒸气的体积分数保持不变,说明各组分浓度不再改变,则表明反应达到平衡状态; e.单位时间内生成H2为逆反应方向,生成H2O为正反应方向,两者生成的物质的量之比为3:1,则正逆反应速率相等,表明反应达到平衡状态; 答案选de。 ②由图像可知,随温度升高甲醇的平衡产率降低,则正反应为放热反应,ΔH3<0。 ③a.因为正反应为放热反应,升温平衡逆向移动,平衡时CH3OH产率降低; b.催化剂不影响化学平衡,加入催化剂,平衡时CH3OH产率不变; c.增加CO2的浓度,平衡正向移动,平衡时CH3OH产率增大; d.加入H2加压,增加反应物浓度,平衡正向移动,平衡时CH3OH产率增大; e.加入惰性气体,容器体积不变,反应物与生成物的浓度不变,平衡不移动,平衡时CH3OH产率不变; f.分离出甲醇,减小生成物的浓度,平衡正向移动,平衡时CH3OH产率增大; 答案选cdf。 (3)CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)则,根据表格数据可知,反应生成H2O(g)的浓度为1.6 mol·L-1,则生成c(CH4)=c(H2O)=0.8 mol·L-1,则a=0.8,该反应平衡常数=。 (4)由图像可知,温度300~400℃时催化效率增强,但乙酸的生成速率降低,主要因为温度影响了乙酸的生成速率;由图像可知当温度超过250℃,催化剂的催化效率明显降低,则温度升高而乙酸的生成速率降低。  
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四氢铝锂(LiAlH4)常作为有机合成的重要还原剂。工业上以辉锂矿(主要成分是LiAlSi2O6,含少量Fe2O3)为原料合成四氢铝锂的流程如图:

已知:金属氢氧化物沉淀的pH如下表所示:

物质

Fe(OH)3

Al(OH)3

开始沉淀的pH

2.3

4

完全沉淀的pH

3.7

6.5

 

 

请回答:

1)写出LiAlSi2O6与硫酸反应的化学方程式__。滤渣2的主要成分为__(填化学式),“a”的最小值为__

2)已知Li2CO3微溶于水,其饱和溶液的浓度与温度关系如下表所示。操作2中,蒸发浓缩后必须趁热过滤,其原因是__90℃时Ksp(Li2CO3)的值为__

温度/

10

30

60

90

浓度/mol·L-1

0.21

0.17

0.14

0.10

 

 

3)流程中由LiC1制备金属Li的电解条件是__

4)为测定制备的四氢铝锂(LiAlH4)的纯度,称取样品ag加入水使其完全反应后,收集到标况下气体VmL

LiAlH4溶解时发生反应的化学方程式为__

②样品的纯度为__(列出数学表达式即可)。

 

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25℃时,下列两种酸的电离平衡常数如下:

化学式

H2CO3

HClO

电离平衡常数

K1=4.3×10-7K2=5.6×10-11

3.0×10-8

 

常温下,将0.1mol·L-1HClO溶液与0.1mol·L-1Na2CO3溶液等体积混合,所得溶液中各种离子浓度关系错误的是(   

A.c(Na+)c(HCO3-)c(ClO-)c(OH-)c(H+)

B.c(Na+)c(ClO-)c(HCO3-)c(OH-)c(H+)

C.c(Na+)+c(H+)=c(ClO-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)

D.c(Na+)=c(HClO)+c(ClO-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)+c(CO32-)

 

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科学家研究利用如图装置对天然气进行脱硫,将硫由化合态转化成游离态,减少对环境的污染。已知甲、乙池中发生的反应如图所示。下列说法正确的是(   

A.全氟磺酸膜为阳离子交换膜,H+从甲池移向乙池,乙池溶液的pH变小

B.电路中每转移2mol电子,甲池溶液质量增加32g

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XYZW为原子序数依次增大的四种短周期主族元素,W原子是同周期元素中原子半径最小的主族元素。已知ABCDE为上述四种元素中的两种或三种所组成的5种化合物间的转化关系如右图所示。A的相对分子质量为28B分子中含有18个电子。下列有关说法错误的是(   

A.WZX三种元素组成的化合物一定是强酸

B.E能与金属钠反应产生气体

C.化合物D中含有极性键

D.最高价氧化物对应的水化物的酸性W最强

 

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NA表示阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是(    )

A.将标况下22.4LCl2通入水中,HClOCl-ClO-粒子数之和为2NA

B.1.0molCH4Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为NA

C.某温度下纯水的pH=6,该温度下10L pH=11NaOH溶液中含OH-的数目为NA

D.常温常压下,20gD218O分子中所含质子数为10NA

 

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