【題目】CH4、CO2和碳酸都是碳的重要化合物,實現(xiàn)碳及其化合物的相互轉(zhuǎn)化,對開發(fā)新能源和降低碳排放意義重大。
(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206.1kJmol—1
②2H2(g)+CO(g)CH3OH(l) △H2=-128.3kJmol—1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-483.6kJmol—1
寫出由甲烷和氧氣合成液態(tài)甲醇的熱化學(xué)方程式:_____________________。
(2)若利用反應(yīng)①來制備氫氣。為了探究溫度、壓強(qiáng)對反應(yīng)①的影響,設(shè)計以下三組對比實驗(溫度為400℃或500℃,壓強(qiáng)為101kPa或404kPa)。
實驗序號 | 溫度/℃ | 壓強(qiáng)/kPa | CH4初始濃度/ mol·L—1 | H2O初始濃度/ mol·L—1 |
1 | 400 | 101 | 3.0 | 7.0 |
2 | T | 101 | 3.0 | 7.0 |
3 | 400 | P | 3.0 | 7.0 |
Ⅰ、實驗1、實驗2和實驗3比較,反應(yīng)開始時正反應(yīng)速率最快的是_________;平衡時CH4的轉(zhuǎn)化率最小的是_________。
Ⅱ、實驗2和實驗3相比,其平衡常數(shù)關(guān)系:K2______K3(填“>”、“<”或“=”)。
(3)科學(xué)家提出由CO2制取碳(C)的太陽能工藝如圖1所示.
①“重整系統(tǒng)”發(fā)生的反應(yīng)中n(FeO)∶n(CO2)=6∶1,則FexOy的化學(xué)式為______;
②“熱分解系統(tǒng)”中每分解l mol FexOy,同時生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積為_______。
(4)pC類似pH,是指極稀溶液中的溶質(zhì)濃度的常用負(fù)對數(shù)值。如某溶液中溶質(zhì)的濃度為1×10—2molL—1,則該溶液中溶質(zhì)的pC=﹣lg(1×10—2)=2。上圖2為25℃時H2CO3溶液的pC﹣pH圖。請回答下列問題:
①0<pH<4時,H2CO3溶液中主要存在的離子是___________;
②在8<pH<10時,溶液中HCO3—的pC值不隨著pH增大而減小的原因是____;
③求H2CO3一級電離平衡常數(shù)的數(shù)值Ka1= _______________。
【答案】 2CH4(g)+O2 (g) 2CH3OH(l) △H=-328.0kJmol—1 實驗2或2 實驗3或3 > Fe3O4 11.2L H+、HCO3— 隨著pH增大、HCO3—電離使pC(HCO3—)增大,H2CO3電離使pC(HCO3—)減小 10-6
【解析】(1)甲烷和氧氣合成液態(tài)甲醇的熱化學(xué)方程式(①+②)2+②得:2CH4(g)+O2 (g) 2CH3OH(l) △H=-328.0kJmol—1。
(2)由圖數(shù)據(jù)知Ⅰ、實驗1、是標(biāo)準(zhǔn)。實驗2和實驗3是通過和實驗1,探究溫度、壓強(qiáng)對反應(yīng)①的影響有數(shù)據(jù)可知實驗2是改變溫度,實驗3是改變壓強(qiáng),溫度和壓強(qiáng)都比實驗1大,所以反應(yīng)開始時正反應(yīng)速率最快的是實驗2和實驗3;因為①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206.1kJmol—1是吸熱反應(yīng),升高溫度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行,CH4的轉(zhuǎn)化率增大,又是一個氣體體積增大的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡逆向移動,CH4的轉(zhuǎn)化率減小。所以實驗3平衡時CH4的轉(zhuǎn)化率最小。
Ⅱ、結(jié)合上述分析,實驗2和實驗3相比,其平衡常數(shù)關(guān)系:K2>K3
(3) ①由圖分析:CO2C 轉(zhuǎn)移電子4mol且n(FeO)∶n(CO2)=6∶1 FexOyFeO。由此確定FexOy化學(xué)式為Fe3O4
因為FexOy為Fe3O4,分解時發(fā)生反應(yīng)為 2 Fe3O4=6FeO + O2,分解l mol,同時生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積為11.2L。
(4)①根據(jù)圖像在0<pH<4時,H2CO3溶液中主要存在的離子是H+、HCO3—,
②根據(jù)圖像在8<pH<10時,溶液中HCO3—的pC值不隨著pH增大而減小的原因是隨著pH增大、HCO3—電離使pC(HCO3—)增大,H2CO3電離使pC(HCO3—)減小。
③根據(jù)題意pC=﹣lg(1×10—2)=2知C(H2CO3)= 1×10—2 molL—1由圖知C(HCO3—)= 1×10—3 molL—1 C(H+)= 1×10—5 molL—1H2CO3一級電離平衡常數(shù)的數(shù)值Ka1=(C(HCO3—).C(H+))/C(H2CO3)= 10-6答案:10-6
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】科學(xué)家開發(fā)出一種“潔凈煤技術(shù)”,通過向地下煤層“氣化爐”中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法,連續(xù)產(chǎn)出高熱值的煤炭氣,其主要成分是CO和H2。“氣化爐”中主要反應(yīng)有:C(s)+ +H2O (g) =CO(g)+H2(g) △H= +131.3 kJmol-1
CO(g)+H2O(g) =CO2(g)+H2(g) △H= — 41.2kJmol-1
(1)氣化爐中CO2與C反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 __________________________________。
(2)用煤炭氣合成甲醇的反應(yīng)為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在密閉容器中,將CO和H2按物質(zhì)的量1:2混合反應(yīng),CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如右圖所示:
①生成甲醇的反應(yīng)為_______(填“放熱”或“吸熱”)。
②圖中兩條曲線分別表示壓強(qiáng)為0.1MPa和5.0MPa下CO轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化,其中代表壓強(qiáng)是5.0MPa的曲線是____________(填“A”或“B”)。
③在不改變反應(yīng)物用量的前提下,為提高CO轉(zhuǎn)化率可采取的措施有 _______________________ 。
④壓強(qiáng)為0.1MPa、溫度為200℃時,平衡混合氣中甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是 _______________。
(3)某新型電池以熔融碳酸鹽作電解質(zhì),在650℃下工作,負(fù)極通入煤炭氣,正極通入空氣與CO2的混合氣.電池的正極反應(yīng)式為O2+2CO2+4e-=2CO32—,負(fù)極反應(yīng)式為 ___________________和_________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鈾是原子反應(yīng)堆的原料,常見鈾的化合物有UF4、UO2、及(NH4)4[UO2(CO3)3]等,回答下列問題:
(1)基態(tài)氟原子的價電子排布圖為________________;用Mg或Ca還原UF4可得金屬鈾,其氧化產(chǎn)物MgF2的熔點高于CaF2,原因是_______________________________;
(2)已知:2UO2+5NH4HF22UF4·2NH4F+3NH3↑+4H2O↑
①NH4HF2中存在的微粒間的作用力是__________(填選項字母)。
A.離子鍵 B.配位鍵 C.共價鍵 D.范德華力
②該反應(yīng)中非金屬元素的第一電離能由大到小的順序是__________(填元素符號)。
(3)已知:3(NH4)4[UO2(CO3)3] 3UO2+10NH3↑+9CO2↑+ N2↑+ 9H2O↑
①分解產(chǎn)物中屬于非極性分子的是_________(填選項字母)。
A.NH3 B.CO2 C.N2 D.H2O
②反應(yīng)物中的CO32-的空間構(gòu)型為_____________。分子中的大鍵可用符號表示,其中m代表參與形成大鍵的原子數(shù),n代表參與形成大鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大鍵可表示為),則CO32-中的大鍵應(yīng)表示為______________。
③HN3(氫疊氮酸)常用于引爆劑,其分子的結(jié)構(gòu)式可表示為:。則左邊氮原子和中間氮原子的雜化方式分別為______________、_______________。
(4)UO2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示:
①晶胞中鈾原子位于面心和頂點,氧原子填充在鈾原子堆積形成的空隙中。則氧原子填充在鈾原子形成的___________空隙中。(填“立方體”、“四面體”、“八面體”)
②若兩個氧原子間的最短距離為a nm,則UO2晶體的密度為___________g·cm-3(列出計算式即可,設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。
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【題目】下列物質(zhì)分類正確的是( 。
A.Na2O2、Fe3O4、CuO均為堿性氧化物
B.鹽酸、水玻璃、氨水均為混合物
C.燒堿、冰醋酸、四氯化碳均為電解質(zhì)
D.稀豆?jié){、硅酸、氯化鐵溶液均為膠體
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】化學(xué)在生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應(yīng)用.下列說法不正確的是( 。
A.工業(yè)上可用鋁熱反應(yīng)大規(guī)模煉鐵
B.SO2常用于紙張等植物纖維的漂白
C.Si是重要的半導(dǎo)體材料
D.電解熔融MgCl2 , 可制得金屬鎂
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列關(guān)于反應(yīng)自發(fā)性的說法正確的是
A. △H<0、△S>0的反應(yīng),有利于自發(fā)進(jìn)行
B. 化合反應(yīng)都是放熱反應(yīng),分解反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)
C. 凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的,吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的
D. 自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能自動進(jìn)行,現(xiàn)象明顯
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一定溫度下水溶液中H+ 和OH- 的濃度變化曲線如圖,下列說法正確的是
A. 升高溫度,可能引起c向b的變化
B. 該溫度下,水的離子積常數(shù)為
C. 該溫度下,加入HCl可能引起由b向a的變化
D. 該溫度下,稀釋溶液可能引起由c向d的變化
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】藥物Q適用于治療高血壓、心絞痛,可由有機(jī)物P和L制備。
(1)有機(jī)物P的合成路線如下。
已知:(R、R’、R”代表烴基或氫)
① A的分子式為C3H8O,其所含的官能團(tuán)是_______。
② B的核磁共振氫譜只有一個吸收峰,其結(jié)構(gòu)簡式是_______。
③ 由D生成有機(jī)物P的反應(yīng)類型是_______。
(2)有機(jī)物L(fēng)的合成路線如下。
已知:
① 生成E的化學(xué)方程式是_______。
② 與有機(jī)物M發(fā)生加成反應(yīng), M的結(jié)構(gòu)簡式為_______。
③ F含羧基,化合物N是_______。
④ 生成有機(jī)物L(fēng)的化學(xué)方程式是_______。
(3)以為起始原料合成聚合物甲的路線如下:
寫出聚合物甲的結(jié)構(gòu)簡式:___________。
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