工业上用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。
(1)图1是表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡,用CO浓度变化表示平均反应速率v(CO)= ; H2的平衡转化率为_________________________。
(2)图2表示该反应进行过程中能量的变化。曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化,曲线b表示使用催化剂后的能量变化。写出反应的热化学方程式 。
(3)该温度下,反应平衡常数K=______(填数值)。
(4)恒容条件下,下列措施中能使反应体系中增大的措施有 。
A.升高温度 | B.充入He气 |
C.再充入2 molH2 | D.使用催化剂 |
资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放,还可重新获得燃料或重要工业产品。
(1)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知:
①2NH3(g)+ CO2(g)= NH2CO2NH4(s)△H = -159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)= CO(NH2)2(s)+ H2O(g) △H = +116.49 kJ·mol-1
③H2O(l)= H2O(g)△H =+88.0 kJ·mol-1
试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式。
(2)在一定条件下,二氧化碳转化为甲烷的反应如下:
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH<0
①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时各物质的浓度分别为CO2:0.2mol·L—1,H2:0.8mol·L—1,CH4:0.8mol·L—1,H2O:1.6mol·L—1,起始充入CO2和H2的物质的量分别为、。CO2的平衡转化率为。
②现有两个相同的恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器I、II,在I中充入1 molCO2,和4 molH2,在II中充入1 mol CH4和2 mol H2 O(g) ,300℃下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是(填字母)。
A.容器I、II中正反应速率相同 |
B.容器I、II中CH4的物质的量分数相同 |
C.容器I中CO2的物质的量比容器II中的多 |
D.容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和小于1 |
(3)华盛顿大学的研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如图所示:
①上述生产过程的能量转化方式是。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,则阳极的电极反应式为,阴极的电极反应式为。
焦亚硫酸钠(Na2S2O5)常用作食品漂白剂。其制备工艺流程如下:
已知:反应Ⅱ包含2NaHSO3Na2S2O5+H2O等多步反应。
(1)实验室制取氨气的化学方程式:。
(2)“灼烧”时发生反应的化学方程式:。
(3)已知Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2,其离子方程式为:。
(4)副产品X的化学式是:;可循环利用的物质是:_________和_______。
(5)为了减少产品Na2S2O5中杂质含量,需控制反应Ⅱ中气体与固体的物质的量之比约为。
将FeCl3溶液与NH4SCN溶液混合发生如下反应
①Fe3++SCN- Fe(SCN)2+ K1="200" ②Fe(SCN)2++SCN-
Fe(SCN)2+ K2
红色深红色
(1)已知:若起始c(Fe3+)、c(SCN-)均为0.001 mol/L,测得混合溶液中c(Fe3+)约为8.5×10-4 mol/L,c[Fe(SCN)2+]约为1.5×10-4 mol/L,c[Fe(SCN)2+]约为5×10-6 mol/L,则反应②的平衡常数K2为。
(2)取两份混合溶液,分别向溶液中滴加同体积同浓度的FeCl3溶液与NH4SCN溶液,溶液颜色均加深,其原因是。仔细观察,滴加NH4SCN溶液时,混合液颜色更深一些,其原因是。
(3)向FeCl2与NH4SCN混合溶液中滴加酸化的H2O2溶液,溶液先变红,写出H2O2与Fe2+反应的离子方程式,继续滴加H2O2,溶液褪色,产生大量能够使澄清石灰水变浑浊的气体且硫氰根中氮元素全部转化为N2,向反应后的溶液中滴加BaCl2溶液,有不溶于稀盐酸白色沉淀生成。写出H2O2与SCN-反应的离子方程式。
(4)为测定某溶液中c(Cl-),取待测液V1 mL,向其中加入V2mL浓度为c2 mol/L的AgNO3溶液(过量),再加入少量铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]作指示剂,用NH4SCN标准溶液(浓度为c3 mol/L)滴定剩余的Ag+,消耗NH4SCN溶液体积为V3 mL。(已知Ag++SCN- = AgSCN↓(白色沉淀),Ksp(AgSCN)=4.9×10-13、Ksp(Ag Cl)=1.56×10-10)。请回答:
①在用NH4SCN标准溶液滴定前,应先通过过滤除去生成的AgCl,若不过滤,则测定结果将。(填“偏高”,“偏低”或不变)。
②最终测得c(Cl-)= mol/L。
钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁,化学式为FeTiO3)制备Ti等产品的一种工艺流程示意图如下:
已知:① TiO2+易水解,只能存在于强酸性溶液中。 ②常温下,难溶电解质溶解度与pH关系图。
③25 ℃时TiO(OH)2溶度积Ksp=1×10-29
回答下列问题:
(1)写出钛铁矿酸浸时,反应的离子方程式。
(2)操作Ⅱ包含的具体操作方法有。
(3)向“富含TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末的作用是, TiO2+水解的离子方程式为,当溶液pH= 时,TiO(OH)2已沉淀完全。
(4)加入铁屑将Fe3+转化为Fe2+的原因是。
工业上常利用CO和H2合成可再生能源甲醇。
(1)已知CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为283.0 kJ·mol-1和726.5 kJ·mol-1,则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为。
(2)合成甲醇的方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH <0。
在230 ℃〜270 ℃最为有利。为研究合成气最合适的起始组成比n(H2):n(CO),分别在230 ℃、250 ℃和270 ℃进行实验,结果如下左图所示。其中270 ℃的实验结果所对应的曲线是_____(填字母);当曲线X、Y、Z对应的投料比达到相同的CO平衡转化率时,对应的反应温度与投较比的关系是。
(3)当投料比为1∶1,温度为230 ℃,平衡混合气体中,CH3OH的物质的量分数为(保留1位小数);平衡时CO的转化率。