【題目】CO、CO2是火力發(fā)電廠釋放出的主要尾氣,它們雖會(huì)對環(huán)境造成負(fù)面影響,但也是重要的化工原料,其回收利用是環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題。

(1)CO 與Cl2在催化劑的作用下合成光氣(COCl2)。某溫度下,向2L 的密閉容器中投入一定量的CO與Cl2,在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+Cl2(g)COCl2(g) ΔH=a kJ/ mol。

反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表:

t/ min

n (CO) /mol

n (Cl2) /mol

0

1.20

0.60

1

0.90

2

0.80

4

0.20

①反應(yīng)從開始到2min 末這一段時(shí)間內(nèi)的平均速率v(COCl2)=_____mol/(L·min)。

②在2min~4min 間,v (Cl2) ______v (Cl2)(填“>”、“<”或“=”),該溫度下K=_______。

③已知X、L可分別代表溫度或壓強(qiáng),圖1表示L不同時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。L代表的物理量是_____________;a_________0(填“>”、“<”或“=”)。

(2)在催化劑作用下NO和CO 可轉(zhuǎn)化為無毒氣體:

2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) △H

①已知: N2(g)+O2 (g)=2NO(g) △H1= +180.0kJ/mol

2C(s)+O2 (g)=2CO (g) △H2= -221.0 kJ/mol

2C(s)+2O2 (g)=2CO2 (g) △H3= -787.0 kJ/mol

則ΔH=____________。

②研究表明:在使用等質(zhì)量催化劑時(shí),增大催化劑比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中)。實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目的是___________________________。

實(shí)驗(yàn)編號

T(℃)

NO初始濃度 (mol L-1)

CO初始濃度 (mol L-1)

催化劑的比表面積(m2 g-1)

280

1.20×10-3

5.80×10-3

82

280

1.20×10-3

5.80×10-3

124

350

1.20×10-3

5.80×10-3

124

(3)在強(qiáng)酸性的電解質(zhì)水溶液中,惰性材料作電極,電解CO2可得到多種燃料,其原理如圖2 所示。

①b 為電源的_______(填“正”或“負(fù)”)極,電解時(shí),生成丙烯的電極反應(yīng)式是_________。

②侯氏制堿法中可利用CO2、NH3、NaCl等為原料先制得NaHCO3,進(jìn)而生產(chǎn)出純堿。已知H2CO3 的Ka1=4.3×10-7 molL-1、Ka2=5.6×10-11 molL-1,NaHCO3溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)?/span>________。

【答案】 0.1 5 壓強(qiáng) ΔH=-746kJ·mol-1 探究溫度和催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 3CO2+18H++18e-=C3H6+6H2O c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-)

【解析】(1)①由表中數(shù)據(jù),可知02min內(nèi)n(CO)=1.2mol-0.8mol=0.4mol,由方程式可知c(COCl2)=c(CO)=0.4mol,則v(COCl2)= =0.1mol/(L·min),故答案為:0.1;

4min內(nèi),反應(yīng)的氯氣為0.6mol-0.2mol=0.4mol,由方程式可知參加反應(yīng)的CO0.4mol,故4min時(shí)CO1.2mol-0.4mol=0.8mol,與2min時(shí)CO的物質(zhì)的量相等,則2min、4min處于平衡狀態(tài),在2min4min間,v(Cl2) =v(Cl2),由方程式可知,平衡時(shí)生成COCl20.4mol,該溫度下平衡常數(shù)K===5,故答案為:=;5

③圖中隨X增大時(shí),CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低,平衡逆向移動(dòng),則X為溫度,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),a0,正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),隨著增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),CO轉(zhuǎn)化率增大,故L為壓強(qiáng),且L1L2,故答案為:壓強(qiáng);<;

(2)①已知:i.N2(g)+O2(g)=2NO(g) H1= +180.0kJ/mol,ii.2C(s)+O2(g)=2CO(g) H2= -221.0 kJ/mol,iii.2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) H3= -787.0 kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律,將iii-i-ii2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) H=(-787.0 kJ/mol)-(+180.0kJ/mol)-(-221.0 kJ/mol)=-746kJ·mol-1,故答案為:-746kJ·mol-1;

②利用控制變量法分析解答,ⅠⅡ研究的是催化劑的比表面積對速率的影響,ⅡⅢ的催化劑比表面積相同,研究的是溫度對速率的影響,ⅠⅢ催化劑的比表面積不同,溫度不同,研究溫度、催化劑的比表面積對反應(yīng)速率的影響,故目的是:探究溫度、催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律,故答案為:探究溫度和催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響;

(3)①太陽能電池為電源,電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液得到丙烯,電解時(shí),連接電源b極的電極上放出氧氣,是溶液中的氫氧根離子失去電子發(fā)生了氧化反應(yīng)的結(jié)果,因此b為電源的正極,二氧化碳在a極上生成乙烯、丙烯等,得到電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為3CO2+18H++18e-=C3H6+6H2O,故答案為:正;3CO2+18H++18e-=C3H6+6H2O;

NaHCO3溶液的水解常數(shù)Kh===×10-7Ka2=5.6×10-11,說明水解程度大于電離程度,溶液顯堿性,氫離子有碳酸氫根離子電離和水的電離得到,則c(H+)>c(CO32-),因此NaHCO3溶液中各離子濃度由大到小c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-),故答案為:c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-)。

練習(xí)冊系列答案
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B. 最簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性:Z>W

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B. 若水膜中溶有食鹽將加快鐵鉚釘?shù)母g

C. 若在金屬表面涂一層油脂能防止鐵鉚釘被腐蝕

D. 若將該銅板與直流負(fù)極相連,則鐵銅均難被腐蝕

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