(1)CCS技术是将工业和有关能源产业中所生产的CO2进行捕捉与封存的技术,被认为是拯救地球、应对全球气候变化最重要的手段之一。其中一种以天燃气为燃料的“燃烧前捕获系统”的简单流程图如图所示(部分条件及物
质未标出)。回答下列问题:
CH4在催化剂作用下实现第一步,也叫CH4不完全燃烧,1gCH4不完全燃烧反应放出2.21kJ热量,写出该反应的热化学方程式 。
(2)甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上可用(1)转化中得到的合成气制备甲醇。反应为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)某温度下,在容积为2L的密闭容器中进行该反应,其相关数据见下图:
①根据上图计算,从反应开始到tmin时,用H2浓度变化表示的平均反应速率v(H2)=
②t min至2tmin时速率变化的原因可能是 ;
③3tmin时对反应体系采取了一个措施,至4tmin时CO的物质的量为0.5mol,请完成上图CO的曲线。
(3)某同学按下图所示的装置用甲醇燃料电池(装置Ⅰ)进行电解的相关操作,以测定铜的相对原子质量,其中c电极为铜棒,d电极为石墨,X溶液为500mL0.4mol/L硫酸铜溶液。当装置Ⅱ中某电极上收集到标准状况下的气体V1mL时,另一电极增重mg(m<12.8)。
①装置Ⅰ中、H+向
极(填“a”或“b”)移动;b电极上发生的反应为 。
②铜的相对原子质量的表
达式为 (用m和V1的代数式表示)。
2015年9月20日“长征六号”运载火箭成功将20颗微小卫星送入太空,创造了中国航天一箭多星的新纪录。“长征六号”运载火箭采用无毒环保的过氧化氢一煤油为推进剂。
(1)石油经过 可获得汽油、煤油、柴油、重油等,通过将重油_______可获得更多的汽油、煤油等轻质油。
(2)煤油中的主要组成元素是 (填元素符号)。
(3)在H2O2水溶液中加入少量MnO2粉末时迅速产生大量气泡,该气体能使带火星的木条复燃,该反应中,还原产物是 (填化学式),每产生1mol气体时转移电子的物质的量为__________。
(4)H2O2不稳定,下列各表为在不同条件下1h内H2O2的分解率(均以质量分数为30%的H2O2溶液开始实验):
①在60℃、pH=3.1条件下,H2O2的分解速率为__________mol/(L·min)(已知30%的H2O2溶液的密度为1.11 g/cm3,反应过程中溶液体积变化忽略不计,计算结果保留两位有效数字)。
②结合表中的规律,推测H2O2在下列条件下分解速率依次增大的顺序为_____________(填标号)。
a.30℃、pH =13.0,H2O2溶液的质量分数为30%
b.70℃、pH=9.0,H2O2溶液的质量分数为30%
c.70℃、pH =13.0,H2O2溶液的质量分数为30%
硒鼓回收料含硒约97%,其余为约3%的碲和微量的氯。从该回收料中回收硒的工艺流程如下图所示(已知煅烧过程中,回收料中的硒、碲被氧化成SeO2和TeO2):
部分物质的物理性质如下表:
回答下列问题:
(1)Se与S是同族元素,比S多1个电子层,Se在元素周期表的位置为第 周期,第 族;H2 SeO4的酸性比H2SO4的酸性 (填“强”或“弱”)。
(2)实验中往往需将硒鼓回收料粉碎,其目的是
(3)乙醇浸取后过滤所得滤渣的主要成分是_____________。蒸发除去溶剂后,所得固体中仍含有少量TeO2杂质,除杂时适宜采用的方法是______________________。
(4)以SO2为还原剂可将SeO2还原为单质硒,写出反应的化学方程式:________________________
氢气是一种清洁能源,氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点。
(1)纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂。一定温度下,在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10mol水蒸气发生反应:2H2O(g)
2H2(g)+O2(g)△H = +484kJ·mol—1,不同时段产生O2的量见下表:
| 时间/min |
20 |
40 |
60 |
80 |
| n(O2)/mol |
0.0010 |
0.0016 |
0.0020 |
0.0020 |
上述反应过程中能量转化形式为光能转化为 能,达平衡过程中至少需要吸收光能为 kJ。
(2)现有反应:CO(g)+ H2O(g)
CO2(g)+ H2(g) △H<0,在相同温度和相同体积下进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表:
| 物质的量 |
CO |
H2 O |
CO2 |
H2 |
| 甲 |
a mol |
a mol |
0 mol |
0 mol |
| 乙 |
0mol |
0 mol |
2a mol |
a mol |
| 丙 |
0 mol |
0 mol |
a mol |
a mol |
| 丁 |
a mol |
a mol |
a mol |
a mol |
上述四种情况达到平衡后,甲、乙、丙、丁容器中n(CO)的大小顺序为 。
(3)金属钨用途广泛,主要用于制造硬质或耐高温的合金,以及灯泡的灯丝。高温下,在密闭容器中用H2还原WO3得金属钨,总反应为WO3 (s) + 3H2 (g)
W (s) + 3H2O (g)。请回答下列问题:
①某温度下反应达平衡时,H2与水蒸气的体积比为2:3,则H2的平衡转化率为 。
②上述总反应过程大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下表所示:
| 温度 |
25℃ ~ 550℃ ~ 600℃ ~ 700℃ |
| 主要成份 |
WO3W2O5WO2 W |
假设WO3完全转化为W,则三个阶段消耗H2物质的量之比为 。
③钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发,使灯丝变细,加入I2可延长灯管的使用寿命,其工作原理为:W (s) +2I2 (g)
WI4 (g)。下列说法正确的有 (填字母)。
A.灯管内的I2可循环使用
B.WI4在灯丝上分解,产生的W又沉积在灯丝上
C.WI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长
D.温度升高时,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率减慢
用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A,可实现氯的循环利用。反应A:4HCl(g)+O2(g)
2Cl2(g)+2H2O(g)。
(1)研究表明反应A通过如下图所示的催化剂循环实现。
反应①为:2HCl(g)+CuO(s)
H2O(g)+CuCl2(g) ΔH1
反应②生成1molCl2(g)的反应热为ΔH2,则A反应的反应热表示为 。(用ΔH1和ΔH2表示)。
(2)反应A中,4mol HCl被氧化,放出115.6kJ的热量,且部分化学键断裂示意图如下:
①H2O的电子式是 ,反应A的热化学方程式是 。
②断开1 mol H—O键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为 kJ,H2O中H—O 键比HCl中H—Cl键 (填“强”或“弱”)。
(3)新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。
实验测得在一定压强下,总反应的HCl平衡转化率随温度变化的ɑHCl—T曲线如上图所示,若压缩体积使压强增大,画出相应ɑHCl—T曲线的示意图,并简要说明理由 。
甲醇既是重要的化工原料,又可称为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol-1
②CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2="—58" kJ·mol-1
③CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应①的化学平衡常数K的表达式为 。下图中能正确反映该反应平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填“a”或“b”),其判断理由是 。
(2)合成气的组成
时,体系中的CO平衡转化率(a)随温度升高而减小,分析其主要原因有:反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;还有 。
(3)若在一定条件下,容积恒定为VL的反应室中充入amolCO与2amolH2,在催化剂作用下仅发生反应①,下列措施一定使c(CH3OH)/c(CO)增大的是 (填字母)。
| A.升高温度 | B.充入Ar(g)使体系的总压增大 |
| C.恒温恒容再充入H2 | D.恒温恒容再充入a mol CO和2a mol H2 |