19.在体积为1L的密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2 O(g),化学平衡常数K与温度T的关系如下表:
回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K= ,升高温度,化学平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(2)恒温条件下,能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 (填字母)。
A.c(CO2)=c(CO) |
B.K不变 |
C.容器中的压强不变 |
D.v正(H2)=v正( CO2) |
E.c(H2)保持不变
(3)若某温度下,平衡浓度符合下列关系:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2 O),此时的温度为 ;在此温度下,若向该容器中投入1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、
1.5 mol H2 O,则此时反应朝 (填“正反应”、“逆反应”)方向进行。
甲烷可制成合成气(CO、H2),再制成甲醇,代替日益供应紧张的燃油。
已知:①CH4 (g) + H2O (g)= CO (g)+3H2 (g)△H1=+206.2kJ·mol-1
② CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2(g) △H2=-35.4 kJ·mol-1
③CH4 (g) + 2H2O (g) =CO2 (g) +4H2 (g)△H3="+165.0" kJ·mol-1
(1)CH4(g)与CO2 (g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为。
(2)从原料选择和能源利用角度,比较方法①和②,为合成甲醇,用甲烷制合成气的适宜方法为(填序号),其原因是。
(3)合成气中的H2可用于生产NH3,在进入合成塔前常用Cu(NH3)2Ac溶液来吸收其中的CO,防止合成塔中的催化剂中毒,其反应是:
Cu(NH3)2Ac + CO + NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO△H<0
Cu(NH3)2Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是。
(4)将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置示意如右图(A、B为多孔性碳棒)。持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积VL。
① 0<V≤44.8 L时,电池总反应方程式为;
② 44.8 L<V≤89.6 L时,负极电极反应为;
③ V="67.2" L时,溶液中离子浓度大小关系为。
工业上在催化剂作用下可利用CO合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),图1表示反应过程中能量的变化情况。
请回答下列问题:
(1)在图I中,曲线______(填“a”或“b”)表示使用了催化剂;该反应属于______(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)为探究外界条件对合成甲醇化学反应速率的影响规律,某科技工作者设计了以下三组实验,部分数据已填人表中,请补充完整。
实验组 |
T/℃ |
起始浓度/mol•L-1 |
等质量催化剂的 比表面积/m2•g-1 |
|
CO |
H2 |
|||
① |
280 |
1.20×10-3 |
5.80×10-3 |
82 |
② |
280 |
1.20×10-3 |
5.80×10-3 |
124 |
③ |
350 |
124 |
其中设计实验组①和②的目的是______。
(3)“图2”所揭示的规律是:在p1压强达平衡时______;并请画出在p2压强下(p2> p1)的曲线。
(4)在碱性条件下可将合成甲醇的反应设计成原电池,则负极的电极反应式为______。
电镀污泥中含有Cr(OH)3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物质,工业上通过“中温焙烧—钠氧化法”回收Na2Cr2O7等物质。
已知:水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质
(1)水浸后的溶液呈____性(“酸”、“碱”、“中”)。
(2)完成氧化焙烧过程中生成Na2CrO4的化学方程式:
____Cr(OH)3+____Na2CO3+_____ = ____Na2CrO4+___CO2+_____
(3)滤渣II的主要成分有Zn(OH)2、___________________________________。
(4)“系列操作”中为:继续加入H2SO4,________冷却结晶,过滤。继续加入H2SO4目的是________________________。
已知:①除去滤渣II后,溶液中存在如下反应:2CrO42ˉ+2H+Cr2O72ˉ+H2O
②Na2Cr2O7、Na2CrO4在不同温度下的溶解度如下表
温度 化学式 |
20℃ |
60℃ |
100℃ |
Na2SO4 |
19.5 |
45.3 |
42.5 |
Na2Cr2O7 |
183 |
269 |
415 |
Na2CrO4 |
84 |
115 |
126 |
(5)工业上还可以在水浸过滤后的溶液(Na2CrO4)加入适量H2SO4,用石墨做电极电解生产金属铬,写出生成铬的电极反应方程式____________________________。
工业利用精炼镁渣(含有MgO、KCl、MgCl2、BaCl2、CaCl2、FeCl3等杂质)回收MgCl2的工业流程如下:
已知:25℃时有关物质的溶度积如下:
物质 |
CaCO3 |
MgCO3 |
BaCO3 |
Mg(OH)2 |
Fe (OH)3 |
Ksp |
4.96×10-9 |
6.82×10-6 |
5.1×10-9 |
5.61×10-12 |
2.64×10-38 |
回答下列问题:
(1)写出溶解时的离子方程式
(2)溶解时温度不能太高,也不宜太低,要求控制在35℃左右,其理由是
(3)操作I包含多个操作,分别为过滤,洗涤,烘干。烘干时需要减压烘干,原因是。
(4)为减少Na2CO3的用量和提高产品质量,在中和工序(中和后溶液接近中性)结束前要检验溶液中是否存在离子,选择检验该离子的原因是。
(5)母液的主要成分。
TiO2俗称钛白粉,用途广泛,现正广泛开发,将来有机会成为新工业。工业上利用TiO2制备金属钛的流程如下。
已知:I.
Ti(s)+O2(g)=TiO2(s)△H=-946 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221 kJ·mol-1
Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)△H=-815 kJ·mol-1
II.某温度下各物质的沸点如下:
物质 |
TiCl4 |
FeCl3 |
SiCl4 |
AlCl3 |
沸点/℃ |
136 |
310 |
56.5 |
180 |
回答下列问题:
(1)在氯化工序中发生反应:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g) 。试计算其反应的△H=kJ•mol-1;反应的平衡常数表达式K=,在下图中作出TiCl4达到平衡后百分含量随温度的变化趋势图。
(2)氯化过程中带入的副产物有FeCl3、SiCl4和AlCl3,可用方法获得较纯净的TiCl4。
(3)TiO2与Cl2反应:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+O2(g)△H=+151kJ•mol-1。该反应在高温条件下但难以发生,但加入碳后反应能顺利进行,试解析上述原因
(4)还原工序要在惰性气体的气氛中进行的理由是_______________________。
(5)制取Ti的新工艺是用二氧化钛作阴极,以石墨为阳极,以CaCl2熔盐做电解质(在熔融状态下能传导O2-),电解而得到Ti,该工艺具有操作简单,成本低,无污染等优点,写出电解制备金属钛时阴极的电极反应式:。