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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:2CO...

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_____________________

 

-127.8 低温 C 【作图要求:O点坐标(0,12.5),t0平衡时在12.5到20之间。】 3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C 11.2 导电性好、与金属钠不反应、难挥发等特点 【解析】I.(1). ① H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=−285.8kJ/mol; ② C2H4(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2CO2(g) △H=−1411.0kJ/mol; ③ H2O(g)═H2O(l) △H=−44kJ/mol 根据盖斯定律:6×①−②−4×③得2CO2(g) +6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H=6×(−285.8kJ/mol)−(−1411.0kJ/mol)−4×(−44kJ/mol)= −127.8kJ/mol,故答案为:−127.8; (2). 根据上面所得热化学方程式可知,△H<0即正向为放热反应,2CO2(g) +6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)反应前后气体体积减小,熵变△S<0,要满足△H−T△S<0,应在低温下能自发进行,故答案为:低温; (3). A. 升高温度二氧化碳的平衡转化率降低,则升温平衡逆向移动,所以M点化学平衡常数大于N点,故A错误;B. 催化剂不能使平衡发生移动,由图象可知,其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率位于点M,故B错误;C. 在体积为1L的恒容密闭容器中,充入3 moll H2和1mol CO2,图中M点时二氧化碳转化率为50%, 6H2(g)+2CO2(g) CH2=CH2 (g)+4H2O(g) 起始量(mol) 3 1 0 0 变化量(mol) 1.5 0.5 0.25 1 平衡量(mol) 1.5 0.5 0.25 1 产物CH2=CH2的体积分数=×100%=7.7%,故C正确;D.由方程式可知,当压强不变时,说明反应达到了平衡状态;因H2和CO2的起始加入量等于化学计量数之比,则反应过程中n( H2)/n(CO2 )始终不变,所以n( H2)/n(CO2 )不变不能证明化学反应已达到平衡状态,故D错误;答案选C; (4).反应前混合气体的平均相对分子质量==12.5,所以起点坐标为(0,12.5),随着反应进行,气体的物质的量减小,混合气体的平均相对分子质量增大,至t0时达到化学平衡,若全部转化为CH2=CH2和H2O平均相对分子质量==20,则t0达平衡时应在区间12.5到20之间,所以图象为,故答案为:; II. (5).在正极上,CO2得电子发生还原反应,故电极方程式为3CO2+4Na++4e-= 2Na2CO3+ C,故答案为:3CO2+4Na++4e-= 2Na2CO3+ C; (6).由正极发生的电极反应:3CO2+4Na++4e-= 2Na2CO3+ C 3 4 2 1 0.15 0.2 0.1 0.05 m(总)=m(Na2CO3)+m(C)=106g/mol×0.1mol+12g/mol×0.05mol=11.2g,故答案为:11.2; (7).选用髙氯酸钠−四甘醇二甲醚做电解液的优点是导电性好,与金属钠不反应,难挥发等,故答案为:导电性好、与金属钠不反应、难挥发等有点。  
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考点分析:
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醋酸镍[(CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(NiSAl2O3FeOCaOSiO2)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,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________

 

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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________

 

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T℃时在2 L密闭容器中使X(g)Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中XYZ的浓度变化如图1所示;若保持其他条件不变,温度分别为T1T2(T2>T1),Y的体积分数(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,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

 

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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>A

B. 由水电离出的c(OH-):B>C

C. A点到B,混合溶液中可能存在:c(CH3COO-)=c(Na+)

D. B点到C,混合溶液中一直存在:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)

 

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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

 

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