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随着科学技术的发展和环保要求不断提高,CO2的捕集利用技术成为研究的重点。 I....

随着科学技术的发展和环保要求不断提高,CO2的捕集利用技术成为研究的重点。

I.工业上使用的捕碳剂有NH3和(NH4)2CO3,它们与CO2可发生如下可逆反应:

NH3(l)+H2O(l)+CO2(g) NH4HCO3(aq)   ΔH1

2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)  (NH4)2CO3(aq)    ΔH2

(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g) 2NH4HCO3(aq)    ΔH3

则ΔH3 =______(用含ΔH1 、ΔH2 的代表式表示)。

II.目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的化学反应方程式为:CO2 (g)+4H2(g)  CH4(g)+2H2O(g),已知:H2的体积分数随温度的升高而增加。

(1)该反应的ΔS_____0(填“>”、“=”、“<”),该反应的ΔH____0(填“>”、“<”)。

(2)在恒容密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2并发生上述反应,温度T下,CO2物质的量浓度c(CO2)随时间t变化的曲线如下图所示。下列能说明反应达到平衡状态的是___

A.体系压强保持不变

B.混合气体密度保持不变

C.甲烷和水蒸气的物质的量之比保持不变

D.H2的质量分数保持不变

(3)温度T下,反应前20秒的平均速率v(H2)= _________(用含a、b的代数式表示)。

(4)温度T下,该反应的平衡常数K=_________(用含a、b的代数式表示)。

(5)若降低温度,反应重新达到平衡,则v(正)_________;CO2转化率_________(填“增大”“减小”或“不变”)。

III.工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用电解法使K2CO3溶液再生,其装置示意图如下:

①在阳极区发生的反应包括_________和H++HCO3-=CO2↑+H2O。

②简述CO32-在阴极区再生的原理:_________

 

2ΔH1-ΔH2 < < A、D (a-b)/5mol/(L·s) 减小 增大 4OH--4e-=2H2O+ O2↑ 阴极H+放电产生H2,OH-浓度变大并与HCO3-反应使CO32- 再生。 【解析】试题分析:以CO2的捕集利用技术为题材,重点考查盖斯定律、化学反应进行的方向、化学反应速率、化学平衡的建立、化学平衡的移动、平衡常数、电解原理等知识,考查考生应用已有知识解决实际问题的能力。 解析:Ⅰ.根据盖斯定律,反应3等于2×反应1 –反应2,所以ΔH3=2ΔH1-ΔH2。正确答案:2ΔH1-ΔH2 。 Ⅱ.(1)这是一个气体体积减小的反应,所以反应熵变ΔS<0。因为温度升高时,平衡体系H2的体积分数增大,即平衡逆向移动,所以正反应为放热反应,ΔH<0。(2)A 、反应正向进行时,气体物质的量减小,反应逆向进行时,气体物质的量增大。当容器体积不变时,二者都会导致体系压强改变,所以体系压强不变的状态也一定是化学平衡状态,A正确。B、由于反应进行过程中气体的质量始终保持不变,容器体积不变时,混合气体密度始终不变,所以混合气体体积不变时不一定是化学平衡状态,B错误。C、反应开始时只有CO2和H2,所以生成的CH4与H2O物质的量之比始终为1:2,则CH4与H2物质的量之比保持不变时不一定是化学平衡状态,C错误。D、反应正向进行时H2质量分数减小,反应逆向进行时H2质量分数增大,所以H2质量分数不变时,一定是该反应处于化学平衡状态,D正确。正确答案:AD。(3)前20秒△c(CO2)=(a-b)mol/L,则v(CO2)= ,v(H2)= 。正确答案:(4)平衡建立过程中,反应消耗CO2 (a-b)mol/L,则参加反应的H2为 4(a-b)mol/L,生成CH4 (a-b)mol/L、H2O 2(a-b) mol/L,所以反应达到平衡时,CO2 bmol/L,H2 [a-4(a-b)]mol/L=(4b-3a)mol/L ,CH4 (a-b) mol/L,H2O 2(a-b) mol/L, 。正确答案:。(5)温度降低时,化学反应速率减小,重新建立平衡后,v(正)也减小。由于该反应是放热反应,降低温度后平衡正向移动,所以CO2的转化率增大。正确答案:减小、增大。Ⅲ.K2CO3溶液吸收CO2生成KHCO3,溶液中存在的离子包括K+、H+、HCO3-、CO32-、OH-。①电解时还原性最强的OH-在阳极放电生成O2,反应原理为4OH--4e-=2H2O+O2↑,反应的OH-来源于水,所以电解时阳极产生H+,H++HCO3-=CO2↑+H2O。②阴极区氧化性最强的H+放电生成H2,H+主要来源于水,所以电解时阴极产生OH-,OH-+HCO3-=H2O+CO32-,使CO32-得到再生。正确答案:4OH--4e-=2H2O+O2↑、 阴极H+放电产生H2,OH-浓度变大并与HCO3-反应使CO32- 再生。 点睛:化学平衡状态主要可以利用概念进行判断,即正逆反应速率相等或各物质的含量保持不变。一些判断题型中不能直接采用概念进行时,可以判断在反应正向或逆向进行时不能满足要求,那么反应一定是处于化学平衡状态。值得注意的是,反应进行至物质的量之比(或浓度比)为定值时的状态一般是反应的特定状态,这种状态一般不是化学平衡状态。  
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1.

硫代硫酸钠是一种重要的化工产品,某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)。

I.[查阅资料]

(1)Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体,易溶于水,受热、遇酸均反应,其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。

(2)向Na2CO3和Na2S混合液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4

(3)Na2SO3易被氧化;BaSO3难溶于水,可溶于稀HCl。

Ⅱ.[制备产品]实验装置如图所示(省略夹持装置):

烧瓶C中发生反应如下:

Na2CO3(aq)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+CO2(g)

Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+H2S(aq)

2H2S(aq)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l)

S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq)

实验步骤:

(1)检查装置气密性。仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若__________,则整个装置气密性良好:装置E的作用是__________

(2)按图示加入试剂。向A中烧瓶滴加浓H2SO4,产生的气体将装置中空气排尽后,再加热C,A中反应的化学方程式是______;为提高产品纯度,应使C中Na2CO3和Na2S恰好完全反应,则C烧瓶中Na2CO3和Na2S物质的量之比为_______

(3)装置B的另一作用是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择_____

a.蒸馏水       b.饱和Na2SO3溶液    c.饱和NaHSO3溶液    d.饱和NaHCO3溶液

实验中要控制SO2生成速率,使SO2缓慢进入C中可采取的措施有_______;为了保证硫代硫酸钾的产量,该实验一般控制在碱性环境下进行。否则产品发黄,原因是______

(4)等Na2S和Na2CO3完全消耗后,结束反应。趁热过滤C中混合物,将滤液水浴加热浓缩、_____,经过滤、洗涤、干燥,得到产品。

Ⅲ.[探究与反思]

为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整。取适量产品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,_____(所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择),若沉淀未完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4

 

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以铬铁矿为原料制备铬酸钾(K2Cr2O7)的工艺流程如下图所示。铬铁矿的主要成分可表示为FeO-Cr2O3和杂质SiO2

已知:①NaFeO2遇水强烈水解

②2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O

回答下列问题:

(1)K2CrO4中Cr元素的化合价是________

(2)完成并配平煅烧铬铁矿生成Na2CrO4和NaFeO2的化学反应方程式________

FeO-Cr2O3+  O2+  NaOH  Na2CrO4+NaFeO2+   

该反应的氧化产物是________

(3)生成滤渣1中红褐色物质的化学反应方程式是____________。滤渣2的成分(填化学式)_______

(4)滤液2存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O。若改变条件使上述平衡向正方向移动,则下列说法正确的是______

A.达到新平衡后,溶液PH一定增大

B.再达到新平衡前,正反应速率一定大于逆反应速率

C.该反应平衡常数可以不改变

D.达新平衡后,CrO42-的消耗速率等于Cr2O72-的消耗速率

(5)含铬废水中含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人体及生态系统产生很大的危害,必须进行处理。还原沉淀法是常用的一种方法:

①上述流程中还原过程的离子反应方程式为:_______________

②最终生成的Cr(OH)3在溶液中存在沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH(aq)常温下,Cr(OH)3的Ksp=1×10-32,当c(Cr3+)降至1×10-3·mol·L-1,溶液的pH应调至4时______(填“有”或“没有”)沉淀生成。

 

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大庆市某中学化学实验小组在实验室鉴定某无色溶液。已知溶液中的溶质仅由NH4+K+Ag+Ca2+Al3+AlO2-MnO4-CO32-SO42-中的若干种组成。取该溶液进行如下实验:

1)取适量溶液,加入过量盐酸,有气体生成,并得到无色溶液

2)在(1)所得溶液中加入过量NH4HCO3溶液,有气体生成,同时产生白色沉淀甲;

3)在(2)所得溶液中加入过量BaOH2溶液并加热也有气体生成,同时产生白色沉淀乙

则下列离子在原溶液中一定存在的有

A. K+CO32-AlO2-

B. SO42-AlO2-K+CO32-

C. CO32-K+Al3+NH4+

D. MnO4-K+CO32-NH4+

 

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25℃时,在10mL浓度均为0.1mol·L-1的盐酸和醋酸混合溶液中滴加0.1mol·L-1NaOH溶液,下列有关溶液中离子浓度关系正确的是

A. 未加NaOH溶液时,cH+>cCl-=cCH3COOH

B. 加入10mLNaOH溶液时:cCH3COO-+cOH-=cH+

C. 加入NaOH溶液至PH=7时:cNa+=cCl-

D. 加入20mLNaOH溶液时:cNa+=cCH3COO-+cCl-

 

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中石化于2012年将年产120万吨的乙烯工程落户大庆,乙烯是有机化工工业的重要原料,有很多重要用途。如:乙烯催化氧化成乙醛可设计成如下图所示的燃料电池,在制备乙醛的同时还可获得电能,其总反应化学方程式为:2CH2=CH2+O2→2CH3CHO。下列有关说法正确的是

A. 该电池电极a为正极,b为负极

B. 电子移动方向:电极a→磷酸溶液→电极b

C. 负极反应式为:CH2=CH2-2e-+H2O=CH3CHO+2H+

D. b电极有2.24LO2反应,溶液中有0.4molH+迁移到b电极上反应

 

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