科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用。
Ⅰ.CO2可用来合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H=akJ/mol
请回答:
(1)已知:H2和CH2=CH的燃烧热分别是285.8kJ/mol和1411.0kJ/mol,且H2O(g)H2O((1)△H=-44.0kJ/mol,则a=________kJ/mol。
(2)上述由CO2合成CH2=CH2的反应在________下自发进行(填“高温”或“低温”)。
(3)在体积为1L的恒容密闭容器中,充入3molH2和1molCO2,测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1所示。下列说法正确的是________。
A.平衡常数大小:KMN
B.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率可能位于点M1
C.图1中M点时,乙烯的体积分数为7.7%
D.当压强或n(H2)/n(CO2)不变时均可证明化学反应已达到平衡状态
(4)保持温度不变,在体积为V L的恒容容器中以n(H2)∶n(CO2)=3∶1的投料比加入反应物,t0时达到化学平衡。请在图2中作出容器内混合气体的平均相对分子质量随时间变化的图象。___________
Ⅱ.利用“Na-CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池,以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料,总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2,其工作原理如图3所示:
(5)放电时,正极的电极反应式为__________________。
(6)若生成的Na2CO3和C全部沉积在正极表面,当转移0.2mole-时,正极增加的质量为_______g。
(7)选用高氯酸钠四甘醇二甲醚做电解液的优点是_____________________。
醋酸镍[(CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)为原料,制取醋酸镍的工艺流程图如下:
相关离子生成氢氧化物的pH 和相关物质的溶解性如下表:
金属离子 | 开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH | 物质 | 20℃时溶解性(H2O) |
Fe3+ | 1.1 | 3.2 | CaSO4 | 微溶 |
Fe2+ | 5.8 | 8.8 | NiF | 可溶 |
Al3+ | 3.0 | 5.0 | CaF2 | 难溶 |
Ni2+ | 6.7 | 9.5 | NiCO3 | Ksp=9.60×10-6 |
(1)调节pH 步骤中,溶液pH的调节范围是________。
(2)滤渣1和滤渣3 主要成分的化学式分别是________、________。
(3)写出氧化步骤中加入H2O2 发生反应的离子方程式________。
(4)酸浸过程中,1molNiS失去6 NA个电子,同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式________。
(5)沉镍过程中,若c(Ni2+)=2.0 mol·L-1,欲使100 mL该滤液中的Ni2+沉淀完全[c(Ni2+)≤10-5mol·L-1],则需要加入Na2CO3固体的质量最少为________g。(保留小数点后1位有效数字)
(6)保持其他条件不变,在不同温度下对含镍废料进行酸浸,镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间分别为________。
醋酸亚铬水合物[Cr(CH3COO)2]2·2H2O是一种氧气吸收剂,为红棕色晶体,易被氧化,微溶于乙醇,不溶于水和乙醚(易挥发的有机溶剂)。其制备装置及步骤如下:
①检查装置气密性,往三颈烧瓶中依次加入过量锌粉、适量CrCl3溶液。
②关闭k2打开k1,旋开分液漏斗的旋塞并控制好滴速。
③待三颈烧瓶内的溶液由深绿色(Cr3+)变为亮蓝色(Cr2+)时,把溶液转移到装置乙中,当出现大量红棕色晶体时,关闭分液漏斗的旋塞。
④将装置乙中混合物快速过滤、洗涤和干燥,称量得到2.76 g[Cr(CH3COO)2]2·2H2O。
(1)装置甲中连通管a的作用是______________________。
(2)三颈烧瓶中的Zn除了与盐酸生成H2外,发生的另一个反应的离子方程式为______________________。
(3)实验步骤③中溶液自动转移至装置乙中的实验操作为______________________。
(4)装置丙中导管口水封的目的是______________________。
(5)洗涤产品时,为了去除可溶性杂质和水分,下列试剂的正确使用顺序是________(填字母)。
a.乙醚 b.去氧冷的蒸馏水 c.无水乙醇
(6)若实验所取用的CrCl3溶液中含溶质3.17 g,则[Cr(CH3COO)2]2·2H2O(相对分子质量为376)的产率是______________________。
(7)一定条件下,[Cr(CH3COO)2]2·2H2O受热得到CO和CO2的混合气体,请设计实验检验这两种气体的存在________。
T℃时在2 L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的浓度变化如图1所示;若保持其他条件不变,温度分别为T1和T2(T2>T1)时,Y的体积分数(或Y的物质的量分数)与时间的关系如图2所示。则下列结论正确的是( )
A. 容器中发生的反应可表示为:4X(g)+Y(g)2Z(g)
B. 反应进行的前3 min内,用X表示的反应速率v(X)=0.3 mol/(L·min)
C. 升高温度,反应的化学平衡常数K增大
D. 若改变反应条件,使反应进程如图3 所示,则改变的条件是增大压强
向20 mL 0.5 mol·L-1的醋酸溶液中逐滴加入等物质的量浓度的烧碱溶液,测定混合溶液的温度变化如图所示。下列关于混合溶液的相关说法中错误的是
A. 醋酸的电离平衡常数:B点>A点
B. 由水电离出的c(OH-):B点>C点
C. 从A点到B点,混合溶液中可能存在:c(CH3COO-)=c(Na+)
D. 从B点到C点,混合溶液中一直存在:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
电解硫酸钠溶液生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示,其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下,气体甲与气体乙的体积比约为l∶2,下列有关说法正确的是( )
A. a电极反应式为:2H++2e-= H2↑
B. 产物丙为硫酸溶液
C. 离子交换膜d 为阴离子交换膜
D. 每转移0.1mol电子,产生1.12 L的气体乙