如何降低大
气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。为减小和消除CO2对环境的影响,一方面世界各国都在限制其排放量,另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
(1)目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理,进行如下实验:某温度下,在容积为2L的密闭容器中,充入1molCO2和3.25molH2在一定条件下发生反应,测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间变化如右图所示:
①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=__________________________.
②下列措施中一定不能使CO2的转化率增大的是________________。
| A.在原容器中再充入1molCO2 | B.在原容器中再充入1molH2 |
| C.在原容器中充入1mol氦气 | D.使用更有效的催化剂 |
E.缩小容器的容积 F.将水蒸气
从体系中分离
(2)常温常压下,饱和CO2水溶液的pH=5.6,c(H2CO3)=1.5×10-5mol/L。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3
+H+的电离平衡常数K=____________。(已知:10-5.6=2.5×10-6)。
(3)标准状况下,将4.48LCO2通入200mL1.5mol/L的NaOH溶液,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为_____________。
(4)如图是甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的
结构示意图,则a处通入的是_________(填“甲醇”或
“氧气”),其电极上发生的电极反应式为_____________。
(5)已知,常温下Ksp(AgCl)=2.0×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13. 向BaCl2溶液中加入AgNO3和KCl,当两种沉淀共存时,溶液中c(Br-)和c(Cl-)的比值为___________。
(14分)乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料,工业生产乙醇的一种反应原理为:2CO(g)+4H2 (g)
CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=—256.1kJ·mol—1。
已知:H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol—1
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H=—41.2kJ·mol—1
⑴以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成乙醇,其热化学方程式如下:
2CO2(g)+6H2(g)
CH3CH2OH(g)+3H2O(l) △H=。
⑵CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4+H2O
CO+3H2,该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表:
| 温度/℃ |
800 |
1000 |
1200 |
1400 |
| 平衡常数 |
0.45 |
1.92 |
276.5 |
1771.5 |
①该反应是_____反应(填“吸热”或“放热”);
②T℃时,向1L密闭容器中投入1molCH4和1mol H2O(g),平衡时c(CH4)=0.5mol·L—1,该温度下反应CH4+H2O
CO+3H2的平衡常数K=。
⑶汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5 为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图。
①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制的最佳温度在左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。写出CH4与NO2发生反应的化学方程式:。
⑷乙醇-空气燃料电池中使用的电解质是搀杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2—离子。该电池负极的电极反应式为。
(12分)某种铅酸蓄电池具有廉价、长寿命、大容量的特点,它使用的电解质是可溶性的甲基磺酸铅,电池的工作原理:
⑴放电时,正极的电极反应式为;充电时,Pb电极应该连接在外接电源的(填“正极”或“负极”)。
⑵工业用PbO2来制备KClO4的工业流程如下:
①写出NaClO3与PbO2反应的离子方程式:。
②工业上可以利用滤液Ⅰ与KNO3发生反应制备KClO4的原因是。
⑶PbO2会随温度升高逐步分解,称取23.9gPbO2,其受热分解过程中各物质的质量随温度的变化如右图所示。
若在某温度下测得剩余固体的质量为22.94g,则该温度下PbO2分解所得固体产物的组成为(写化学式),其物质的量之比为。
(15分)有机物G是一种食品香料,其香气强度为普通香料的3~4倍,有机物I的合成路线如下:
已知:
⑴该香料长期暴露于空气中易变质,其原因是。
⑵写出A中含氧官能团的名称:,由C到 D的反应类型为。
⑶有机物E的结构简式为。
⑷有机物G同时满足下列条件的同分异构体有种。
①与FeCl3溶液反应显紫色;
②可发生水解反应,其中一种水解产物能发生银镜反应;
③分子中有4种不同化学环境的氢。
⑸写出以
为原料制备
的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:
(12分)酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式。SnSO4是一种重要的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业,其制备路线如下:
回答下列问题:
⑴SnCl2用盐酸而不用水直接溶解的原因是,加入Sn粉的作用是。
⑵反应I生成的沉淀为SnO,写出该反应的化学方程式:。
⑶检验沉淀已经“漂洗”干净的方法:。
⑷反应Ⅱ硫酸的作用之一是控制溶液的pH,若溶液中c(Sn2+)=1.0mol·L—1,则应控制溶液pH。已知:Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10—26。
⑸酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,试写出发生反应的离子方程式:
。
茶是我国人民喜爱的饮品。某校化学兴趣小组的同学设计以下实验来定性检验茶叶中含有钙、铁、铝三种金属元素。
[查阅部分资料]:草酸铵[(NH4)2C2O4]属于弱电解质;草酸钙(CaC2O4)难溶于水;Ca2+、A13+、Fe3+完全沉淀的pH:Ca(OH)2:pH≥13;A1(OH)3:pH≥5.5;Fe(OH)3:pH≥4.1。
试根据上述过程及信息填空:
(1)步骤②加盐酸的作用是 _________________________________________ ;
(2)写出检验Ca2+的离子方程式 ___________________________;
(3)写出沉淀C所含主要物质的化学式 _____________________________;
(4)写出步骤⑧用A试剂生成红色溶液的离子方程式_____________________________;
(5)步骤⑨的作用是;
(6)猜测步骤⑩的目的是 _________________________________ ;
(7)已知:2Fe (s)+ 3/2O2 (g)= Fe2O3(s),△H = — Q1kJ·mol-1
2Al(s) + 3/2O2 (g)= Al 2O3(s),△H = — Q2kJ·mol-1
则Q1 ___________Q2(填“>”,“<”或“=”)