Ⅰ.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中,光照时可在其表面得到产物
(1)图1为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。若将该催化剂置于Na2SO3溶液中,产物之一为,另一产物为
Ⅱ.用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)
(2)某温度下,恒容密闭容器中,CO2和H2的起始浓度分别为和,反应平衡时,CH3OH的产率为b,该温度下反应平衡常数的值为
(3)恒压下,CO2和H2的起始物质的量比为1∶3时,该反应在无分于筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图2所示,其中分子筛膜能选择性分离出H2O。
①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为
②P点甲醇产率高于T点的原因为
Ⅲ.调节溶液pH可实现工业废气CO2的捕获和释放
(4)的空间构型为
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(1)一种“直接甲醇燃料电池”结构如图所示,电解质为强酸溶液,该燃料电池正极的电极反应式为
(2)水煤气法制取甲醇的反应其反应的焓变、平衡常数如下:
平衡常数K1
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.1kJ/mol 平衡常数K2
2CH4(g)+O2(g) CH3OH(g) ΔH3平衡常数K3
则相同温度下K3=
(3)二氧化碳加氢也可合成甲醇[CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)],在10.0L的密闭容器中投入和,在不同条件下发生反应,实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强变化如图所示。
①图中二氧化碳合成甲醇正反应为
②图中压强P1
③在图中“M”点,平衡常数K=
(4)甲醇与醇ROH在浓硫酸及加热条件下可制备汽油抗爆震剂MTBE,反应原理为:CH3OH+ROHCH3OR+H2O
已知MTBE的分子式为,其核磁共振氢谱如图所示。
①ROH的结构简式为
②写出制备MTBE的化学方程式:
【推荐2】柴油机车尾气脱是在全球范围内受关注的热点问题。
(1)柴油机车尾气中的是空气中的在高温中燃烧生成的,其生成的反应机理如下:
A2⇌2A·
A∙+B2⇌NO+B·
B·+A2⇌NO+A·
已知时的键能数据:
化学键 | O=O | N≡N | N=O |
键能/kJ·mol-1 | 498.0 | 946.0 | 630.0 |
①上述机理中代表的是
②根据上述的生成机理,试写出通常状况下燃烧生成的热化学方程式:
(2)TWC技术是利用燃料不完全燃烧生成的将尾气中的还原为无害气体的技术,且 2NO+2CO 2CO2+N2 △H<0。现将含COa%(体积分数,下同)、NO0.30%的模拟汽车尾气以100mL·min-1的流速通过450℃的反应器,出口气体中CO的含量变为b%(气体体积变化忽略不计),则v(CO)=
(3)SCR技术是利用将尾气中的选择性还原为无害气体的技术。其中是通过尿素[CO(NH2)2]分解生成的:
Ⅰ.CO(NH2)2(s)⇌NH3(g)+HNCO(g) ∆H1
Ⅱ.HNCO(g)+H2O(g)⇌NH3(g)+CO2(g) ∆H2
①一定温度下,往一恒容密闭容器中投入足量的CO(NH2)2固体和一定量的水蒸气,发生上述反应。当反应达到平衡时,测得c(NH3)=pmol/L、c(HNCO)=qmol/L,则反应Ⅰ的平衡常数为
②我国科学家在研究温度、氧气浓度对尿素水解产物浓度的影响后,得到如下数据:
通过数据对比可以发现在有氧气、1100℃以上时,体系中浓度接近0μL∙L-1,其可能原因:
已知:①K2Cr2O7溶液存在平衡:Cr2O+H2O2CrO+2H+。
②含铬元素的离子在溶液中的颜色:Cr2O(橙色);CrO(黄色);Cr3+(绿色)。
(1)i可证明反应Cr2O+H2O2CrO+2H+的正反应是
(2)ii是验证“只降低生成物的浓度,该平衡正向移动”,试剂a是
(3)iii的目的是要验证“增大生成物的浓度,该平衡逆向移动”,此实验是否能达到预期目的
(4)根据实验Ⅱ中不同现象,可以得出的结论是
(5)继续实验
①解释溶液变黄的主要原因是
②溶液变绿色,该反应的离子方程式是
(1)已知C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),则该反应的平衡常数表达式为
(2)已知在一定温度下:
C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H1
CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) △H2
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H3
△H3=
(3)通过研究不同温度下平衡常数可以解决某些实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应时,会发生如下反应: CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如右表所示。
温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
则该反应的正反应方向是
(4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。对反应N2O4(g) 2NO2(g) △H>0在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.A、C两点的反应速率:A>C
B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
D.由状态A到状态B,可以用降温的方法
E.A、C两点的化学平衡常数:A=C
(1)可利用CO和制备羰基硫(COS)气体,同时会生成一种清洁的气体燃料,。键能如表所示:
键 | H-H | H-S | C-O | C=S | C=O | S=O | |
E(kJ/mol) | 436 | 339 | 343 | 1076 | 577 | 745 | 493 |
(2)在容积不变的密闭容器中,使CO与反应达到平衡。若反应前CO的物质的量为5.0mol,的物质的量为3.5mol,达到平衡时CO的物质的量为4.0mol,则化学平衡常数为
(3)在2L密闭容器内,800℃时,加入一定量的NO、,发生如下反应: ,反应过程中随时间的变化如下表:
时间/s | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
n(NO)/mol | 0.20 | 0.10 | 0.08 | 0.07 | 0.07 | 0.07 |
②下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是
a.b.c.d.
③能使该反应的反应速率增大,且NO的平衡转化率也增大的是
a.及时分离出气体b.适当升高温度c.选择高效催化剂d.增大的浓度
I.两步法制乙酸
(1)反应不能自发进行。将该反应拆分成两个连续的步骤进行,可在高温的条件下实现上述转化,具体过程如下:
①写出第二步的化学反应方程式:
②为增大的平衡产率,下列说法正确的是
A.第一步反应在高温下进行,第二步反应在低温进行
B.第一步减小氢气的压强,第二步增大氢气的压强
C.其他条件不变,使用更高效的催化剂
II.催化重整间接制乙酸
用催化重整制合成气,再利用合成气制乙酸,涉及的反应如下:
反应1:
反应2:
反应3:
已知:反应1为快速平衡,可认为不受慢反应2、3的影响;
(2)在、盛有催化剂的刚性密闭容器中,分别以和或和为初始原料进行反应1。反应1达到平衡时,以和为原料,体系从环境吸热;以和为原料,体系向环境放热。忽略慢反应2、3热效应,则“反应1”的
(3)初始条件同上。最终所有反应都达到平衡时,容器中为,为,此时的浓度为
(4)“反应1”的化学反应速率,k为速率常数。和时,分别保持或不变,测得速率v与、的关系如图所示:
①图可知,下列叙述正确的是
A.a、b、c三点速率常数的大小关系为:
B.当时,
C.其他条件不变,增大,速率常数k可能增大
②若初始时按进气,且b点的速率常数为,则b点的化学反应速率
(1)常温下,有关下列四种溶液的说法正确的是___________。
① | ② | ③ | ④ |
0.1 mol·L-1氨水 | pH=11氨水 | 0.1 mol·L-1盐酸 | pH=3盐酸 |
A.由水电离出的c(H+):③>① |
B.①稀释到原来的100倍,pH与②相同 |
C.①与③混合,若溶液pH=7,则溶液中c(NH)>c(Cl-) |
D.②与④等体积混合,混合溶液的pH>7 |
(3)在25℃下,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中c(NH)=c(Cl-),用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=
Ⅱ、氢气可以用于合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH4,在恒压条件下测得H2的平衡转化率与温度和投料比关系如图所示:(4)①已知T2>T1,则ΔH4
②写出一条可同时提高反应速率和H2平衡转化率的措施:
③保证该压强不变,向T1温度下,=0.5的平衡体系中再加入2molCO、4molH2、2molCH3OH,则化学平衡
I.下列制氢方法最节能的是
A.电解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑
B.高温使水分解制氢:2H2O2H2↑+O2↑
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑
D.天然气制氢:CH4+H2OCO+3H2
II.科学家提出“绿色自由”构想,把空气中的CO2使用合适的催化剂可转化为可再生能源甲醇(CH3OH)。该反应的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H
(1)若在一个定温定容的容器中发生上述反应,反应达到平衡的标志是
A.CO2和CH3OH的浓度相等 B.3v正(H2)=v逆(H2O)
C.容器内压强保持不变 D.H2的百分含量保持不变
E.容器中混合气体的密度保持不变
(2)若将CO2和H2的混合气体分成五等份,将它们分别充入温度不同、容积相同的恒容容器中发生上述反应。反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如右图,则上述CO2转化为甲醇的反应的△H
(3) 300℃时,将CO2和H2按1:3的体积比充入某密闭容器中,CO2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如右图所示。回答问题:
①若其他条件不变,将A点的体积压缩至原来的一半,一段时间后反应再次达到平衡,与原平衡相比较下列说法正确的是
A.CO2的浓度减小 B.正反应速率增大,逆反应速率增大
C.甲醇的物质的量增加 D.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
②B点平衡混合气体的平均摩尔质量为
(4)甲醇—空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池,其工作原理示意图如图,该燃料电池的电池反应式为2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l),则负极的电极反应式为
(1)由图可知,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH
(2)图中
(3)图中y点所示条件下,增加O2的浓度
(4)380℃下,c起始(O2)=c起始(NO)=5.0×10-4mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K
(5)图中x点,其v正
(6)y点所对应的温度下,NO的平衡转化率对应的点是
甲:①准确配制0.1mol·L-1的HA、HCl溶液各100mL;
②取纯度相同,质量、大小相等的锌粒放入两支试管中,同时加入0.1mol·L-1的HA、HCl溶液各100mL,按上图装好,观察现象。
乙:①用pH计测定物质的量浓度均为0.1mol·L-1的HA和HCl溶液的pH;
②再取0.1mol·L-1的HA和HCl溶液各2滴(1滴约为mL)分别稀释至100mL,
再用pH计测其pH变化。
(1)乙方案中说明HA是弱电解质的理由是,测得0.1mol·L-1的HA溶液的pH
A.装HCl的试管中放出的氢气速率大
B.装HA溶液的试管中放出氢气的速率大
C.两个试管中产生气体速率一样大
(2)乙同学设计的实验第②步,能证明改变条件,弱电解质平衡发生移动。加水稀释,弱酸HA的电离程度
(3)甲同学为了进一步证明弱电解质电离平衡移动的情况,设计如下实验:使HA的电离程度和c(H+)都减小,c(A-)增大,可在0.1mol·L-1的HA溶液中,选择加入
A.NaA固体(可完全溶于水) B.1mol·L-1NaOH溶液
C.1mol·L-1H2SO4 D.2mol·L-1HA
(4)pH=1的两种酸溶液A、B各1mL,分别加水稀释到1000mL,其pH与溶液体积V的关系如图所示,则下列说法不正确的有
A.若a=4,则A是强酸,B是弱酸
B.若1<a<4,则A、B都是弱酸
C.两种酸溶液的物质的量浓度一定相等
D.稀释后,A溶液的酸性比B溶液弱
酸 | 电离方程式 | 电离平衡常数K |
CH3COOH | CH3COOHCH3COO-+H+ | 1.76×10-5 |
H2CO3 | H2CO3H++HCO3- | K1=4.4×10-7 |
HCOH++CO32- | K2=4.7×10-11 | |
H2S | H2SH++HS- | K1=1.3×10-7 |
HS-H++S2- | K2=7.1×10-15 | |
H3PO4 | H3PO4H++H2PO4- | K1=7.1×10-3 |
H2PO4-H++HPO42- | K2=6.3×10-8 | |
HPO42-H++PO43- | K3=4.2×10-13 |
(1) 当温度升高时,K值
(2) 若把CH3COOH、H2CO3、HCO3-、H2S、HS-、H3PO4、H2PO4-、HPO42-都看成酸,其中酸性最强的是
a. CH3COOH+NaH2PO4
b. H2S+Na2CO3
c. CO2+Na2HPO4
(3) 分析多元弱酸各步电离的K值大小,你认为一定浓度的某多元弱酸溶液中,c(H+)的大小主要由
(4) 请设计一种方案,能通过直观的实验现象判断醋酸的酸性强于碳酸,该方案所用试剂是
A.c(B2-)+c(HB-)+c(H2B)=0.1 mol·L-1 B.c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HB-)
C.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HB-)+2c(B2-) D.c(Na+)=2c(B2-)+2c(HB-)
(2)已知:几种酸的电离常数:
化学式 | CH3COOH | HClO | H2CO3 |
Ka | Ka=1.8×10-5 | Ka=3.0×10-8 | Ka1=4.1×10-7 Ka2=5.6×10-11 |
则向NaClO溶液中通入少量CO2写出离子方程式
(3)某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,向其中逐渐加入铁粉,溶液中Fe2+的浓度与加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示。则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为