【題目】二氧化碳的回收利用是環(huán)保領(lǐng)域研究熱點。

l)在太陽能的作用下,CO2為原料制取炭黑的流程如圖所示,總反應(yīng)的化學方程式為_________

2)工業(yè)上可用CO2H2反應(yīng)制得甲醇。在2×105Pa、300℃的條件下,CO2H2反應(yīng)生成甲醇和液態(tài)水,當消耗2molCO2時放出98kJ的熱量,該反應(yīng)的熱化學方程式為___________

3)如利用CO2CH4重整可制合成氣(主要成分為CO、H2, 其原理為:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。在密閉容器中通入物質(zhì)的量均為1molCH4CO2,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)。CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(單位Pa)的關(guān)系如圖所示:

①壓強:P1_____P2(填“>”、“=”“<”下同) , y點:V_______V。

②已知氣體分壓(P=氣體總壓P×氣體的體積分數(shù)。用氣體分壓代替平衡濃度可以得到平衡常數(shù)KP,求X點對應(yīng)溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)KP=________

4Na2CO3溶液也通常用來捕獲CO2,發(fā)生如下反應(yīng):CO32-+CO2+H2O2HCO3-,用0.12mol/LNa2CO3溶液若吸收CO2一段時間后,溶液的pH=7,溶液中c(HCO3-)/c(CO32-)=10,則溶液中的c(CO32-) =__________。

5甲醇燃料電池(簡稱DMFC可作為常規(guī)能源的替代品而備受關(guān)注。DMFC的工作原理如圖所示:

①加入a物質(zhì)的電極是電池的______(填)極,其電極反應(yīng)式為_______

②常溫下以該裝置作電源,用情性電極電解NaClCuSO4的混合溶液,當電路中通過0.4 mol 電子的電量時,兩電極均得到0.14mol的氣體。若電解后溶液體積為40L,則電解后溶液的pH=_____。

【答案】 CO2 C+O2 CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) △H-49kJ·mol-1 > Pa2 0.02mol/L CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+ 11

【解析】(l)700K條件下,CO2FeO發(fā)生反應(yīng)生成CFe3O4,過程1Fe3O4分解生成FeOO2,所以整個反應(yīng)過程中FeO作催化劑,根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件書寫方程式為CO2 C+O2;

(2)2×105Pa、300℃的條件下,CO2H2反應(yīng)生成甲醇和水,當消耗2molCO2時放出98kJ的熱量,消耗1molCO2時,反應(yīng)放出熱量49kJ,則該反應(yīng)的熱化學方程式為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H=-49kJ/mol;

(3)①該反應(yīng)正向為體積增大的方向,壓強越大,CH4的轉(zhuǎn)化率越小,已知相同溫度下,P1條件下的轉(zhuǎn)化率大于P2,則P1P2;壓強為P2時,在Y點反應(yīng)未達到平衡,則反應(yīng)正向移動,所以v()v()

CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)

起始物質(zhì)的量(mol) 1 1 0 0

變化物質(zhì)的量(mol) 0.5 0.5 1 1

平衡物質(zhì)的量(mol) 0.5 0.5 1 1

則平衡時:CO2(g)的分壓為P=P,CH4(g) 的分壓為PCO(g)的分壓為P,H2(g)的分壓為P,X點對應(yīng)溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)KP==Pa2;

(4)設(shè)溶液中的c(CO32-) cmol/L,則反應(yīng)中減小的c(CO32-) (0.12-c)mol/L,生成的c(HCO3-)2(0.12-c)mol/L,根據(jù)c(HCO3-)/c(CO32-)=10,2(0.12-c)÷c=10,解得:c=0.02,即最終溶液中的c(CO32-)0.02mol/L

(5)①根據(jù)裝置圖分析,a電極處電子流出,做原電池負極,物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng),負極為甲醇失去電子,考慮到有H+轉(zhuǎn)移到正極處,則電極產(chǎn)物為CO2H+,則其電極反應(yīng)式為:CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+;
②惰性電極電解NaClCuSO4的混合溶液,電解時,溶液中陽離子向陰極移動,陰離子向陽極移動,根據(jù)放電順序,陰極放電順序為:Cu2+,Na+,陽極放電順序為:Cl-,SO42-,當電路中通過0.4mol電子的電量時,兩電極均得到0.14mol的氣體,陽極可以得到Cl2,陰極只可以得到H2,陽極可以產(chǎn)生Cl2O2,陰極得到0.14molH2,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.14mol×2=0.28mol,由于電路中通過0.4mol電子,則電解Cu2+時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.4mol-0.28mol=0.12mol,陽極可以產(chǎn)生Cl2O2,產(chǎn)生這兩種氣體的物質(zhì)的量一共為0.14mol,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.4mol,則有關(guān)系:n(Cl2)+n(O2)0.14mol、2n(Cl2)+4n(O2)0.4mol,解得:n(Cl2)0.08mol、n(O2)0.06mol,產(chǎn)生0.06molO2,H2產(chǎn)生由水放電而來,電極反應(yīng)為:2H2O+2e-═H2↑+2OH-,產(chǎn)生0.14molH2,溶液中生成0.28molOH-,陽極產(chǎn)生O2OH-放電而來,電極反應(yīng)為:4OH--4e-═O2↑+2H2O,產(chǎn)生0.06molO2消耗0.24molOH-,則溶液中剩余OH-的物質(zhì)的量為0.28mol-0.24mol=0.04mol,電解后溶液的體積為40L,則溶液中c(OH-)==0.001mol/L,則溶液中pOH=-lgc(OH-)=3,所以溶液pH=14-pOH=11。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

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【題目】霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)。其中汽車尾氣和燃煤廢氣是造成空氣污染的原因之一。

(1)汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時,c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線,如圖1所示。

據(jù)此判斷:

①該反應(yīng)的ΔH____0(“>”“<”)。

②在T1溫度下,0~2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=___________。

③當固體催化劑的質(zhì)量一定時,增大其表面積可提高化學反應(yīng)速率。若增大催化劑的表面積,CO轉(zhuǎn)化率____(增大”“減小不變”)。

④若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是____(填字母)。

(2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題。

①煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物,CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。

例如:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-867.0 kJ/mol

2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ/mol

寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2、CO2H2O(g)的熱化學方程式:_________________。

②將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用,可達到低碳排放的目的。圖2是通過人工光合作用,CO2H2O為原料制備HCOOHO2的原理示意圖。電極a、b表面發(fā)生的電極反應(yīng)式分別為

a:________________________________________________,

b:________________________________________________。

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【題目】一種比黃金貴百倍的18O2氣體,不久前在蘭州近代物理研究所研究成功。1mol這種18O2氣體中含中子的物質(zhì)的量為( )

A. 10mol B. 16mol C. 20mol D. 36mol

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【題目】下列屬于強電解質(zhì)的物質(zhì)是

A. 鹽酸B. NH3C. HClOD. CaCO3

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【題目】在恒溫下的VL密閉容器中,有可逆反應(yīng)2NO(g)+O2g2NO2g)不能說明已達到平衡狀態(tài)的是

A.正反應(yīng)生成NO2的速率和逆反應(yīng)生成O2的速率相等

B.反應(yīng)器中壓強不隨時間變化而變化

C.混合氣體顏色深淺保持不變

D.混合氣體平均分子量保持不變

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【題目】a-松油醇可經(jīng)以下路線合成,小方框中的每一字母各代表一種有機物:

可供選擇的試劑:①Br2②H2③O2

提示:

請回答下列問題:

(1)試劑1是______,試劑2是__________(填寫試劑化學式)。

(2)D的結(jié)構(gòu)簡式是_______,G的結(jié)構(gòu)簡式是_______

(3)a-松油醇含有的官能團名稱是__________,F(xiàn)到H的反應(yīng)類型是__________。

(4)“F的同分異構(gòu)體有多種, 其中與F含有的官能團不同且含有一種官能團的有機物有_____種。

(5)E轉(zhuǎn)化為F的反應(yīng)方程式是________________。

(6)結(jié)合題述信息,由1,3-丁二烯、乙醇合成一氯代環(huán)己烷的合成路線(無機試劑任選): _____________________。

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【題目】根據(jù)如圖微觀示意圖,回答相關(guān)問題:
(1)在化學變化過程中,發(fā)生變化的微粒是 , 沒有變化的微粒是
(2)寫出該反應(yīng)的化學方程式

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【題目】用鐵片與稀硫酸反應(yīng)時,下列措施不能使反應(yīng)速率加快的是

A. 加熱

B. 不用鐵片,改用等質(zhì)量的鐵粉

C. 滴加少量的CuSO4溶液

D. 不用稀硫酸,改用98%濃硫酸

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【題目】下列變化需克服相同類型作用力的是( )

A.碘和干冰的升華B.硅和C60的熔化

C.氯化氫和氯化鈉的溶解D.溴和汞的氣化

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