Ⅰ.在一定条件下,科学家利用从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇,其过程如下图所示,试回答下列问题:
(1)该合成路线对于环境保护的价值在于 。
(2)15~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作CO2吸收剂。用离子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱碱性的原因 。
(3)CH3OH、H2的燃烧热分别为:△H=-725.5kJ/mol、△H=-285.8kJ/mol,写出工业上以CO2、H2合成CH3OH的热化学方程式: 。
Ⅱ.将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为:
2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g)
已知一定压强下,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的转化率见下表:
投料比[n(H2) / n(CO2)] |
500 K |
600 K |
700 K |
800 K |
1.5 |
45% |
33% |
20% |
12% |
2.0 |
60% |
43% |
28% |
15% |
3.0 |
83% |
62% |
37% |
22% |
(4)该反应的焓变△H 0,熵变△S___0(填>、<或=)。
(5)用甲醚作为燃料电池原料,在碱性介质中该电池负极的电极反应式 。若以1.12 L·min-1(标准状况)的速率向该电池中通入甲醚(沸点为-24.9 ℃),用该电池电解500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液,通电0.50 min后,理论上可析出金属铜 g。
电解法在金属精炼、保护环境、处理废水中起着十分重要的作用。
(1)如图为电解精炼银的示意图,________(填a或b)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体生成,则生成该气体的电极反应式为______________________。
AgNO3—HNO3溶液
(2)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。回答下列问题:
①写出电极反应式:阴极________________,阳极________________。
②当生成1 mol Cr(OH)3时,电路中转移电子的物质的量至少为________mol。
③电解过程中有Fe(OH)3沉淀生成,原因是___________________________。
(3)电解降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电解降解NO3-的原理如图所示。
电源正极为________(填A或B),阴极反应式为______________________。
②若电解过程中转移了2 mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为________g。
钡(Ba)和锶(Sr)及其化合物在工业上有着广泛的应用,它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在,BaSO4和SrSO4都是难溶性盐。工业上提取钡和锶时首先将BaSO4和SrSO4转化成难溶弱酸盐。已知:
SrSO4(s) Sr2+(aq)+SO42-(aq) Ksp=2.5×10-7
SrCO3(s) Sr2+(aq)+CO32-(aq) Ksp=2.5×10-9
(1)将SrSO4转化成SrCO3的离子方程式为________________________,该反应的平衡常数表达式为____________;该反应能发生的原因是___________________________________________。(用沉淀溶解平衡的有关理论解释)
(2)对于上述反应,实验证明增大CO32-的浓度或降低温度都有利于提高SrSO4的转化率。判断在下列两种情况下,平衡常数K的变化情况(填“增大”、“减小”或“不变”):
①升高温度,平衡常数K将________;
②增大CO32-的浓度,平衡常数K将________。
(3)已知,SrSO4和SrCO3在酸中的溶解性与BaSO4和BaCO3类似,设计实验证明上述过程中SrSO4是否完全转化成SrCO3。
实验所用的试剂为________;实验现象及其相应结论为____________________________。
下表是不同温度下水的离子积的数据:
温度/℃ |
25 |
t1 |
t2 |
水的离子积 |
1×10-14 |
a |
1×10-12 |
试回答以下问题:
(1)若25<t1<t2,则a________1×10-14(填“>”、“<”或“=”),做此判断的理由是_______________________________________________________。
(2)25 ℃时,某Na2SO4溶液中c(SO42-)=5×10-4 mol·L-1,取该溶液1 mL加水稀释至10 mL,则稀释后溶液中c(Na+)∶c(OH-)=________。
(3)在t2温度下测得某溶液pH=7,该溶液显________(填“酸”、“碱”或“中”)性,将此温度下pH=11的NaOH溶液a L与pH=1的H2SO4溶液b L混合,若所得混合液pH=2,则a∶b=________。
现有浓度均为0.1 mol·L-1的下列溶液:
①硫酸;②醋酸溶液;③氢氧化钠溶液;④氯化铵溶液;⑤醋酸铵溶液;⑥硫酸铵溶液;⑦硫酸氢铵溶液;⑧氨水。请回答下列问题:
(1)①、②、③、④四种溶液中由水电离出的H+浓度由大到小的顺序是(填序号)________。
(2)④、⑤、⑦、⑧四种溶液中NH4+浓度由大到小的顺序是(填序号)________。
(3)将③和④等体积混合后,混合液中各离子浓度关系正确的是________。
A.c(Na+)=c(Cl-)>c(OH-)>c(NH4+) |
B.c(Na+)=0.1 mol·L-1 |
C.c(Na+)+c(NH4+)=c(Cl-)+c(OH-) |
D.c(H+)>c(OH-) |
光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。
已知COCl2(g) Cl2(g)+CO(g) ΔH=+108 kJ·mol-1。反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未示出):
(1)化学平衡常数表达式K=________,计算反应在第8 min时的平衡常数K=________;
(2)比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低:T(2)________T(8)(填“<”、“>”或“=”);
(3)若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)=________;10~12 min内CO的平均反应速率为v(CO)=________;
(4)比较产物CO在2~3min、5~6min和12~13min时平均反应速率(平均反应速率分别以v(2~3)、v(5~6)、v(12~13))的大小________________。