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CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。 (一)CO2的化学捕获: (...

CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。

(一)CO2的化学捕获:

1CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13CO2主要转化为___(写含碳粒子符号)。(室温下,H2CO3Ka1=4.3×107Ka2=5.6×1011

2)固体氧化物电解池(SOEC)用于高温共电解CO/H2,既可实现CO2的减排又可高效制备合成气(CO/H2),其工作原理如图。写出电极A发生的电极反应式___

(二)CO2的综合利用

1CO2CH4经催化重整制得合成气:

反应Ⅰ.CH4gH+CO2g2COg+2H2g)△H1

已知氢气、一氧化碳和甲烷的标准燃烧热(25℃)如表所示

物质

H2g

COg

CH4g

标准燃烧热△H/kJ•mol1

285.8

283.0

890.3

 

则反应I的△H=___kJ•mol1

2)用CO2催化加氢制取二甲醚的反应为:反应Ⅱ.2CO2g+6H2gCH3OCH3g+3H2Og),在10L恒容密闭容器中,均充入2mol CO26moH2,分别以铱(Ir)和铈(Ce)作催化剂,反应进行相同的时间后测得的CO2的转化率αCO2)随反应温度的变化情况如图1

①根据图1,下列说法不正确的是___

A.反应Ⅱ的△H0,△S0

B.用IrCe作催化剂时,反应Ⅱ的活化能更低的是Ce

C.状态d时,v(正)<v(逆)

D.从状态bdαCO2)先增大后减小,减小的原因可能是温度升高平衡逆向移动

②状态e900K)时,αCO2=50%,则此时的平衡常数K=___

③若H2CO2的物质的量之比为n1900K时相应平衡体系中二甲醚的物质的量分数为x,请在图2中绘制xn变化的示意图。_______

 

CO32﹣ CO2+2e﹣═CO+O2﹣、H2O+2e﹣=H2+O2﹣ +247.3 BC 或23.15 【解析】 (一)(1)K2==5×10﹣11,当溶液的pH=13,c(H+)=10-13,有==500,即c(CO32﹣)>>c(HCO3﹣); (2)电解池中,根据O2-移动方向可知:A电极为阴极,该电极上发生还原反应,CO2、H2O分别在A极得到电子发生还原反应生成CO、H2,同时生成O2-; (二)(1)写出H2、CO、CH4燃烧热的热化学方程式:①H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=﹣285.8kJ•mol﹣1、②CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=﹣283.0kJ•mol﹣1、③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣890.3kJ•mol﹣1,再利用盖斯定律求出CH4(g)H+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H1; (2)①A.反应2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)正向是体积减小的反应,△S<0;由图1可知,状态d是用Ce作催化剂的平衡状态,随着温度的升高,反应物CO2的转化率降低,说明反应正向放热; B.催化剂能降低反应物的活化能,加快反应速率,使可逆反应快速达到平衡,用Ce作催化剂时,CO2的转化率小、且比用Ir作催化剂后达到平衡,即反应速率小; C.状态d是使用两种催化剂时一定温度下,某一时刻的平衡状态,反应速率不变; D.状态b到d是用Ir作催化剂的平衡体系,平衡状态d相对开始平衡(750℃左右)时,α(CO2)减小主要由温度影响,可能平衡逆向移动; ②α(CO2)=50%,则c(CO2)的变化量为0.2mol·L-1×50%=0.1mol·L-1,利用三段式列式,求出平衡量,再求出平衡常数k; ③H2和CO2的物质的量之比为n:1,随着H2的增加,即H2和CO2的物质的量之比增大,平衡体系中CO2的转化率增大,二甲醚的物质的量分数x也增大,当n:1=6:2=3:1时,x值最大;当n:1>3:1时,x值逐渐减小;当n=3时,x=1/12。 (一)(1)K2==5×10﹣11,当溶液的pH=13,c(H+)=10﹣13,有==500,即c(CO32﹣)>>c(HCO3﹣),所以该溶液中含碳粒子以阴离子CO32﹣为主; (2)根据电解池中O2﹣移动方向推断:A电极为阴极,该电极上发生还原反应,CO2、H2O分别在A极得到电子发生还原反应生成CO、H2,同时生成O2,所以CO2在A极反应式为:CO2+2e﹣═CO+O2﹣,H2O在A电极反应式为:H2O+2e﹣=H2+O2﹣; (二)(1)H2、CO、CH4燃烧热的热化学方程式分别为:①H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=﹣285.8kJ•mol﹣1、②CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=﹣283.0kJ•mol﹣1、③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣890.3kJ•mol﹣1,再利用盖斯定律、依据总反应有:③﹣2×②﹣2×①,△H1=﹣890.3kJ•mol﹣1﹣(﹣283.0kJ•mol﹣1)﹣2×(﹣285.8kJ•mol﹣1)=+247.3kJ•mol﹣1; (2)①A.反应2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)正向是体积减小的反应,△S<0;由图1可知,随着温度的升高,反应物CO2的转化率降低,说明平衡逆向移动,逆反应吸热,则反应正向放热,故A正确; B.催化剂能降低反应物的活化能,使可逆反应快速达到平衡,用Ce作催化剂时,CO2的转化率小、且比用Ir作催化剂后达到平衡,说明用Ir作催化剂时反应物的活化能高、反应速率小,故B错误; C.状态d是800℃时某一时刻的平衡状态,反应速率不变,v(正)=v(逆),故C错误; D.用Ir作催化剂的平衡体系,不平衡状态b到d平衡状态,α(CO2)先增大后减小,状态d相对开始平衡(750℃左右)时,α(CO2)减小的主要是温度升高,可能平衡逆向移动,故D正确; 故选:BC; ②α(CO2)=50%,则c(CO2)的变化量为0.2mol/L×50%=0.1mol/L,三段式列式为: 2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g) 初始浓度:0.2 0.6 0 0 变化浓度:0.1 0.3 0.05 0.15 平衡浓度:0.1 0.3 0.05 0.15 K===≈23.15; ③H2和CO2的物质的量之比为n:1,随着H2的增加,即H2和CO2的物质的量之比增大,平衡体系中CO2的转化率增大,二甲醚的物质的量分数x也增大,当n:1=6:2=3:1时,x值最大;当n:1>3:1时,x值逐渐减小;当n=3时,x=;故答案为:。  
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考点分析:
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下列叙述正确的是

A.常温下,将pH=3的醋酸溶液稀释到原体积的10倍,稀释后溶液的pH=4

B.25℃Ksp(AgCl)=1.8×10—10,向AgCl沉淀的溶解平衡体系中加入NaCl固体,AgCl的溶解度可能增大

C.浓度均为0.1 mol·L1的下列溶液,pH由大到小的排列顺序为:NaOH>Na2CO3>(NH4)2SO4>NaHSO4

D.为确定H2A是强酸还是弱酸,可测NaHA溶液的pH,若pH >7,则H2A是弱酸;若pH<7,则H2A是强酸

 

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的电离平衡中,要使电离平衡右移,且pH减小,应采取的措施

A.增加NaOH B.加热 C.加水 D.加浓盐酸

 

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下列有关电解质的说法中,正确的是(    )

A.强电解质一定是离子化合物

B.强电解质的饱和溶液一定是浓溶液

C.强电解质、弱电解质的电离都是吸热过程

D.弱电解质的电离能力越强,其电离平衡常数越小

 

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升高温度,下列数据不一定增大的是

A.化学反应速率υ B.水的离子积常数Kw

C.化学平衡常数K D.醋酸的电离平衡常数Ka

 

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下列实验操作和现象与结论对应关系正确的是

选项

实验操作

实验现象

结论

A

测量等浓度的溶液的pH

溶液的pH大于pH

的酸性大于

B

通入溴水中

溴水褪色

具有漂白性

C

取少量的变质晶体于试管中,逐滴加入酸性高锰酸钾溶液

酸性高锰酸钾溶液褪色

未完全变质

D

向苯酚的苯溶液中加入足量NaOH溶液,振荡静置

分层

上层为苯,下层为NaOH与苯酚钠的混合溶液

 

 

A.A B.B C.C D.D

 

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