由于温室效应和资源短缺等问题,如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用,引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。
(1)关于该反应的下列说法中,其△H 0。(填“大于”、“小于”或“等于”), 且在 (填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(2)该反应平衡常数K的表达式为 。
(3)温度降低,平衡常数K (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(4)若为两个容积相同的密闭容器,现向甲容器中充入1 mol CO2(g)和3 molH2(g),乙容器中充入1mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g),在相同的温度下进行反应,达到平衡时,甲容器内n(CH3OH) (填“大于”“小于”或“等于”)乙容器内n(CH3OH)。
(5)已知:CO(g)+2H2(g) = CH3OH (g) △H=" -116" kJ•mol-1;CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H="-283" kJ•mol-1;H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H="-242" kJ•mol-1 ,写出CH3OH燃烧生成CO2和水蒸气的热化学方程式______________________________________。
(6)以甲醇和氧气为燃料,氢氧化钾溶液为电解质溶液构成电池。
①负极的电极反应式为 。
②若以石墨为电极,电解硫酸铜溶液,写出电解的总反应方程式 。若以此燃料电池电解200 mL 0.8mol/L的硫酸铜溶液,当消耗1.6甲醇时,在阴极会析出 g铜。
A~I都是由短周期元素组成的常见物质,它们之间的转化关系如下图所示。已知:A为气体,其水溶液呈碱性;D、F均能与人体血液中的血红蛋白结合而使人中毒;E可作为半导体材料。
(1)化合物A的电子式为_______________________。
氧化物I中化学键类型:_____________________。
组成E单质的元素在元素周期表中的位置是____________________________。
图中物质所含元素原子的半径由大到小依次是(写元素符号)_____________。
(2)反应④的化学方程式为______________________________________________。
(3)将F与B按体积比2:1混合生成气体M,常温下测定M相对分子质量时,得到的实验值总是比理论值偏大,其原因是(用化学方程式表示)___________________。
(4)某容积为V L的试管中充满F气体(标准状况下),若将该气体完全被水吸收,需通入B的物质的量为(写含V的表达式)_______________mol,此时所得溶液中再通入气体A,恰好完全反应后所得溶液中各离子浓度由大到小依次为:_________________________。
CH4和CO2反应可以制造价值更高的化学产品。
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生反应:CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分的浓度为:
| 物 质 |
CH4 |
CO2 |
CO |
H2 |
| 平衡浓度(mol·L-1) |
0.5 |
0.5 |
2.0 |
2.0 |
①此温度下,该反应的平衡常数K=__________________(注明单位)。
②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=a kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2(g) △H2=b kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3=c kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g)的△H=________kJ·mol-1。
(2)用Cu2Al2O4做催化剂,发生反应: CO2+CH4
CH3COOH, 请回答:
①温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率如图。
250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是。
②为提高上述反应CH4的转化率,可采取的措施有(写2种)。
③Cu2Al2O4可溶解在稀硝酸中,被氧化的元素为,每消耗3mol Cu2Al2O4时被还原的HNO3为mol。
(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2,
①若寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是。
a.可在碱性氧化物中寻找
b.可在具有强氧化性的物质中寻找
c.可在ⅠA、ⅡA族元素的氧化物中寻找
②Li4SiO 4可用于吸收、释放CO2, 原理是: 500℃时,CO2与Li4SiO4接触生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,该原理的化学方程式。
脱水环化是合成生物碱类天然产物的重要步骤,某生物碱V合成路线如下:
(1)写出Ⅳ中含氧官能团的名称。
(2)写出Ⅳ物质的分子式。
(3)写出下列反应的类型②,③。
(4)反应②的化学方程式。
(5)Ⅰ和Ⅲ在浓硫酸催化加热时反应的化学方程式。
(6)下列说法正确的是。
| A.Ⅰ和Ⅴ均属于芳香烃 |
| B.Ⅱ能发生银镜反应 |
| C.Ⅱ能与4molH2发生加成反应 |
| D.反应③属于酯化反应 |
(7)A的结构简式。
(8)Ⅵ与Ⅰ互为同分异构体,Ⅵ遇FeCl3发生显色反应,其苯环上的一氯代物只有2种。写出满足上述条件的Ⅵ的结构简式。
(9)一定条件下,化合物Ⅶ(
)也能发生类似反应④的环化反应,Ⅶ的环化产物的结构简式。
C、O、Na、Al、S、Cl是常见的六种元素。
(1)C元素位于元素周期表第周期,第族;C元素的一种中子数为8同位素的符号为。
(2)用“大于”“小于”或“等于”填空
| 离子半径 |
酸性 |
还原性 |
得电子能力 |
| N3-Al3+ |
H2SO4HClO4 |
O2-S2- |
35Cl 37Cl |
(3)①CaCO3和适量HCl溶液反应时,每产生4.4 g 气体(不考虑气体溶解),放热a kJ,则该反应的热化学方程式为。
②上述反应至无气泡逸出后,取适量残留溶液,插入pH传感器并逐滴滴入碳酸钠溶液,测得pH变化曲线如图所示。
请用离子方程式表示B-C段发生的反应:。
(4)氢气、氧气常用来作燃料电池,写出电解质为氢氧化钠溶液时负极上的电极方程式。
锌钡白是一种白色颜料。工业上是由ZnSO4与BaS溶液混合而成:BaS+ZnSO4=ZnS↓+BaSO4↓。请根据以下工业生产流程回答有关问题。
Ⅰ、ZnSO4溶液的制备与提纯:
有关资料:a.菱锌矿的主要成分是ZnCO3,含少量SiO2、FeCO3、Cu2(OH)2CO3等;
b.Zn(OH)2与Al(OH)3相似,能溶于过量的NaOH溶液生成Na2ZnO2。
(1)②中使用的氧化剂最好是下列的(选填字母代号)。
| A.Cl2 | B.浓HNO3 | C.KMnO4 | D.H2O2 |
(2)为了达到综合利用、节能减排的目的,上述流程步骤④中的CO2可以来自于步骤(选填①、②、③、⑤)。
(3)写出步骤④后产生滤渣3的化学式。
(4)与Al相似,Zn也能溶于NaOH溶液。写出将Zn片和Cu片放入NaOH溶液中形成原电池的负极电极反应式:。
Ⅱ、BaS溶液的制备:
有关数据:Ba(s)+S(s)+2O2(g)=BaSO4(s) ΔH1=-1473.2 kJ·mol-1
C(s)+
O2(g)=CO(g) ΔH2=-110.5 kJ·mol-1
Ba(s)+S(s)=BaS(s)ΔH3=-460 kJ·mol-1
(5)若煅烧还原的产物仅为BaS和CO,则其反应的热化学方程式为:。
Ⅲ、制取锌钡白:
(6)如果生产流程步骤⑤硫酸过量,则ZnSO4与BaS溶液混合制取锌钡白产生的后果是。