【題目】航天員呼吸產(chǎn)生的CO2用下列反應(yīng)處理,可實(shí)現(xiàn)空間站中O2的循環(huán)利用。
Sabatier反應(yīng):CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
水電解反應(yīng):2H2O(l)2H2(g)+O2(g)
(1)將原料氣按∶=1∶4置于密閉容器中發(fā)生Sabatier反應(yīng),測得H2O(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示(虛線表示平衡曲線)。
① 該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度升高而__________(填“增大”或“減小”)。
② 溫度過高或過低均不利于該反應(yīng)的進(jìn)行,原因是________。
③ 200℃達(dá)到平衡時(shí)體系的總壓強(qiáng)為p,該反應(yīng)平衡常數(shù)Kp的計(jì)算式為________。(不必化簡。用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
(2)Sabatier反應(yīng)在空間站運(yùn)行時(shí),下列措施能提高CO2轉(zhuǎn)化效率的是______(填標(biāo)號)。
A.適當(dāng)減壓
B.增大催化劑的比表面積
C.反應(yīng)器前段加熱,后段冷卻
D.提高原料氣中CO2所占比例
E.合理控制反應(yīng)器中氣體的流速
(3)一種新的循環(huán)利用方案是用Bosch反應(yīng)CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反應(yīng)。
① 已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分別為–394 kJmol-1、–242 kJmol-1,Bosch反應(yīng)的ΔH =________kJmol-1。(生成焓指一定條件下由對應(yīng)單質(zhì)生成1mol化合物時(shí)的反應(yīng)熱)
② 一定條件下Bosch反應(yīng)必須在高溫下才能啟動,原因是________。
③ 新方案的優(yōu)點(diǎn)是________。
【答案】 減小 溫度過低,反應(yīng)速率減小 溫度過高,反應(yīng)向右進(jìn)行的程度小 BCE -90 反應(yīng)的活化能高;氫原子利用率為100%。
【解析】(1)①根據(jù)H2O(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系圖可得:溫度越高,H2O(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越低,故隨升高溫度該反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小。②溫度過低,反應(yīng)速率很小;溫度過高,反應(yīng)向右進(jìn)行的程度小,故溫度過高或過低均不利于該反應(yīng)的進(jìn)行。③200℃時(shí)平衡體系中H2O(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.6,根據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),所以CH4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.3,因此CO2和H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)共為0.1,又因?yàn)樵蠚獍?/span>∶=1∶4置于密閉容器中發(fā)生Sabatier反應(yīng),所以CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02,H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.08;達(dá)到平衡時(shí)體系的總壓強(qiáng)為p,則四種物質(zhì)的分壓分別為:p(CO2)=0.02p、p(H2)=0.08p、p(CH4)=0.3p、p(H2O)=0.6p,所以該反應(yīng)平衡常數(shù)Kp為: =。
(2)首先明確:轉(zhuǎn)化效率不等于轉(zhuǎn)化率。A項(xiàng),適當(dāng)減壓化學(xué)反應(yīng)速率降低、降低平衡轉(zhuǎn)化率,故A錯(cuò)誤;B項(xiàng),增大催化劑的比表面積,提高了化學(xué)反應(yīng)速率,能提高CO2轉(zhuǎn)化效率,故B正確;C項(xiàng),反應(yīng)器前段加熱,加快反應(yīng)速率,后段冷卻,提高平衡轉(zhuǎn)化率,故C正確;D項(xiàng),提高原料氣中CO2所占比例,降低CO2的轉(zhuǎn)化率,故D錯(cuò)誤;E項(xiàng),合理控制反應(yīng)器中氣體的流速,可使反應(yīng)物充分反應(yīng),提高了CO2轉(zhuǎn)化效率,故E正確。綜上,選BCE。
(3)①由已知可得:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH =–394 kJmol-1,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH =–484 kJmol-1,所以Bosch反應(yīng)CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)的ΔH=[–484-(-394)] kJmol-1=-90kJmol-1。②Bosch反應(yīng)為放熱反應(yīng),一定條件下必須在高溫下才能啟動,說明高溫條件才能引發(fā)此反應(yīng)開始,故該反應(yīng)的活化能很高。③新方案與原方案相比氫原子利用率為100%。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)為:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),在427 ℃時(shí)的平衡常數(shù)是9。如果反應(yīng)開始時(shí),一氧化碳和水蒸氣的濃度都是0.01 mol/ L,
(1)計(jì)算一氧化碳在此反應(yīng)條件下的轉(zhuǎn)化率_____________。
(2)若將一氧化碳和水蒸氣的濃度都變?yōu)?/span>0.02 mol/ L,其它條件不變,則達(dá)到平衡時(shí),求H2的物質(zhì)的量濃度_____________?
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】硫酸生產(chǎn)中爐氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。研究發(fā)現(xiàn),SO3的體積分?jǐn)?shù) (SO3%)隨溫度(T)的變化如曲線I所示。下列判斷不正確的是
A. 該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B. 曲線I上A、C兩點(diǎn)反應(yīng)速率的關(guān)系是:VA<VC
C. 反應(yīng)達(dá)到B點(diǎn)時(shí),2V正(O2) = V逆(SO3)
D. 已知V2O5的催化效果比Fe2O3好,若I表示用V2O5作催化劑的曲線,則Ⅱ可表示用Fe2O3作催化劑的曲線
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在某元素的原子核外電子排布中,K電子層和L電子層的電子數(shù)之和等于M電子層和N電子層的電子數(shù)之和。則該元素的核電荷數(shù)為
A. 12 B. 17 C. 20 D. 30
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】含有相同質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)的兩種微粒之間的關(guān)系不正確的是:
A. 它們可能是同位素 B. 可能是不同的分子
C. 可能是不同的離子 D. 可能是一種分子和一種離子
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】有機(jī)物A、B、C、D、E之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。
已知:
回答下列問題:
(l)A中含有的官能團(tuán)名稱為_________。
(2)由C 生成D 的反應(yīng)類型為________。
(3)X 的結(jié)構(gòu)簡式為_________。
(4)由D 生成E 的化學(xué)方程式為_________。
(5)F是D的同分異構(gòu)體,符合下列條件的F 的結(jié)構(gòu)共有________種(不考慮立體異構(gòu))。
①能與NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng) ②能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng) ③苯環(huán)上只有2個(gè)取代基
(6)寫出以環(huán)戊烷和2-丁烯為原料(其他無機(jī)試劑任選)制備化合物的合成路線_______。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】“宏觀﹣微觀﹣符號”三重表征是化學(xué)獨(dú)特的表示物質(zhì)及其變化的方式,請結(jié)合圖回答下列問題:
(1)圖1中,“Cu”表示多種信息,如表示銅元素、銅單質(zhì),還能表示;
(2)從微粒的角度說明圖2反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是;
(3)圖3為物質(zhì)甲發(fā)生分解反應(yīng)的微觀示意圖.①物質(zhì)甲中氧元素的化合價(jià)為;
②寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】砹(At)是鹵族元素中位于碘后面的元素,試推測砹和砹的化合物最不可能具備的性質(zhì)是
A. 砹易溶于某些有機(jī)溶劑 B. 砹化氫很穩(wěn)定不易分解
C. 砹是有色氣體 D. 砹化銀不溶于水或稀HNO3
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