如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用碳资源的研究显得尤为紧迫。
在催化剂作用下,CO2和H2可以制取甲醇和乙醇。如:2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g) 。
(Ⅰ) 在一定压强下,利用CO2反应制取乙醇,测得反应的实验数据如下表。分析表中数据回答下列问题:
![]() |
500 |
600 |
700 |
800 |
1.5 |
45 |
33 |
20 |
12 |
2.0 |
60 |
43 |
28 |
15 |
3.0 |
83 |
62 |
37 |
22 |
温度升高,平衡常数K值将 (填“增大”、“减小”、或“不变”)。提高氢碳比[n(H2)/n(CO2)], 平衡常数K值将 (填“增大”、“减小”、或“不变”)。
在600K时反应达到平衡,要使该平衡向右移动,其它条件不变时,可以采取的措施有
(填序号)。
A.缩小反应器体积 B.通入CO2 C.升高温度到800K D.使用合适的催化剂
(Ⅱ)某温度下,在体积为l L的密闭容器中充入lmol CO2和4mol H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
从反应开始到平衡,甲醇的平均反应速率v(CH3OH)= ;
氢气的平衡浓度为 mol/L。
已知A、B、C、D分别是由短周期元素原子组成的四种微粒,它们之间有如图所示的转变关系,且A是种含有18电子的微粒,C是一种含有10电子的微粒。请完成下列各题:
(1)若A、D分别是两种气态单质分子,写出A与B反应的化学方程
式
(2)若B、D属同主族的单质分子,写出C的化学式
(3)若B是一种含四核l8电子的分子,如果D是一种气态单质分子,B的结构简式为;
(4)若A、B均是含2个原子核的微粒,其中B中含有10个电子,D中含有18个电子,则A、B之间发生的离子反应方程式为
(5)若D是一种含有22电子的分子,则符合如图关系的A的物质有(写出物质的化学式,如果是有机物则写相应的结构简式)。
(共15分)X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大,X的阴离子与Y的内层电子数相等,Y原子的最外层电子数是次外层电子数的两倍,Z、L是空气中含量最多的二种元素,M是地壳中含量最高的金属元素。回答下列问题:
(1)L的元素名称为;五种元素的原子半径从小到大的顺序是(用元素符号表示)。
(2)Z、X两元素按原子数目比1:3和2:4构成分子A和B,用电子式表示A的形成过程,B的结构式。
(3)硒(Se)是人体必须的微量元素,与L同一主族,Se原子比L原子多两个电子层,则Se的原子序数为,其最高价氧化物对应的水化物化学式为。该族2~5周期元素单质分别与H2反应生成1 mol气态氢化物的反应热如下,表示生成1 mol硒化氢反应热的是(填字母代号)。
a.+99.7 kJ·mol-1 b.+29.7 kJ·mol-1 c.-20.6 kJ·mol-1 d.-241.8 kJ·mol-1
(4)一定条件下,M与TiO2、C(石墨)反应只生成乙和碳化钛(TiC),二者均为某些高温结构陶瓷的主要成分。已知。该反应生成lmol乙时放出536kJ热量,其热化学方程式为
(7分)化合物A是尿路结石的主要成分,属于结晶水合物,可用X·nH2O表示。在一定条件下有如下图所示的转化关系:
已知:①上图中的各字母代表的物质均由常见元素(原子序数≤20)组成,其中X由三种元素组成;A、D晶体中阴、阳离子个数比都是l:1;D中的阳离子与C分子有相同的电子数,A中的阳离子与D中的阴离子的电子层结构相同。
②G、H是常见的气体单质,E、K、L是常见的气体化合物;E被人体吸入,会与血红蛋白结合而使人中毒,K的大量排放是造成地球温室效应的主要原因。
③反应b、c是重要的化工反应,I是一种重要的化工原料。
④转化关系图中的部分变化经定量测定,得到如右图所示的固体产物的质量分数[(%)]随温度[T(℃)]的变化曲线。
回答下列问题:
(1)写出A的化学式:,D阴离子的示意图。
(2)反应a的化学方程式为。
(3)写出电解反应b的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目:。
(4)K与G在一定条件下可生成多种物质,既可获得经济效益,也可减少对环境的污染。若O是一种易挥发的液态燃料,有毒,误饮5~10mL会导致双目失明。则O的分子式为。
(8分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂。已知:①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O,②ClO2的沸点为283K,纯ClO2易分解爆炸,③HClO2在25℃时的电离程度与硫酸的第二步电离程度相当,可视为强酸。如图是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:
(1)C1O2发生器中所发生反应的离子方程式为,发生器中鼓入空气的作用可能是(选填序号)。
A.将SO2氧化成SO3增强酸性
B.稀释C1O2以防止爆炸
C.将NaClO3氧化成C1O2
(2)在该实验中用质量浓度来表示NaOH溶液的组成,若实验时需要450mLl60g/L的NaOH溶液,则在精确配制时,需要称取NaOH的质量是g,所使用的仪器除托盘天平、量筒、烧杯、玻璃棒外,还必须有
(3)在碱性溶液中NaClO2比较稳定,所以吸收塔中应维持NaOH稍过量,判断NaOH是否过量所需要的试剂是
(4)在吸收塔中,可代替H2O2的试剂是(填序号)。
A.Na2O2 B.Na2S C.FeCl2 D.KMnO4
(5)从滤液中得到NaClO2·3H2O晶体的实验操作依次是(填操作名称)
(8分)甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O(g)为原料,通过反应I和II来制备甲醇。
请回答下列问题:
(1)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入反应室(容积为l00L),在一定条件下发生反应:
cCH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) I。
CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示。
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为
②图中的P1P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为。
③该反应的H0。(填“<”、“>”或“=”)
(2)在压强为0.1MPa条件下,a molCO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH30H(g)
H<0 Ⅱ。
①若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是(填序号)。
A.升高温度 | B.将CH3OH(g)从体系中分离 |
C.充入He,使体系总压强增大 | D.再充人lmolCO和3 mol H2 |
②为了寻找合成甲醇的适宜温度和压强,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在了下面的实验设计表中。
实验编号 |
T(℃) |
n(CO)/n(H2) |
p(MPa) |
l |
150 |
1/3 |
0.1 |
2 |
n |
1/3 |
5 |
3 |
350 |
m |
5 |
a.上表中剩余的实验条件数据:n=,m=。
b.根据反应Ⅱ的特点,如图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强=MPa。