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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:162 题号:20338019
我国提出争取在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,这对于改变环境、实现绿色发展至关重要。因此,研发CO2利用技术、降低空气中CO2含量成为化学科学家研究的热点。回答下列问题:
(1)利用工业废气中的CO2可制取甲醇,其反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0。为探究用CO2生产燃料CH3OH的反应原理,现进行如下实验:在T℃时,向2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,进行上述反应,10min时反应达到平衡,0~10min内,H2的反应速率为0.09mol•L-1•min-1。该温度下的平衡常数K=______(保留三位有效数字)。
(2)电化学法将CO2转化为甲酸。科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。如图1所示,电极分别为金属铈和选择性催化材料,放电时,CO2被转化为储氢物质甲酸。注:双极隔膜为一层阳离子交换膜和一层阴离子交换膜复合而成,中间为水,作为电解质溶液中H+和OH-的来源。

①放电时,正极电极反应式为______
②与Zn极室相连的离子交换膜为______
(3)热化学法将CO2转化为甲醇。CO2催化加氢主要反应有:
反应I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.4kJ•mol-1
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ•mol-1
压强分别为p1、p2时,将=1:3的混合气体置于密闭容器中反应,不同温度下平衡时体系中CO2转化率和CH3OH(或CO)选择性如图2所示。

已知:CH3OH(或CO)的选择性=×100%
①曲线①代表的是______的选择性曲线(填“CH3OH”或“CO”)。
②p1______p2(选填“=”、“>”或“<”)。
③温度高于250℃,曲线②或曲线③上升的原因是______

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【推荐1】I、某研究性学习小组向一定量的NaHSO3溶液(加入少量淀粉)中加入稍过量的KIO3溶液,一段时间后,溶液突然变蓝色。为进一步研究有关因素对反应速率的影响,探究如下。
(1)查阅资料知NaHSO3与过量KIO3反应分为两步进行,且其反应速率主要由第一步反应决定。已知第一步反应的离子方程式为 + 3 = 3 + I- + 3H+,则第二步反应的离子方程式为____
(2)通过测定溶液变蓝所用时间来探究外界条件对该反应速率的影响,记录如下。

编号

0.01mol/L

NaHSO3溶液/mL

0.01mol/L KIO3

溶液/mL

H2O/mL

反应温度

/℃

溶液变蓝所用时间t/s

6.0

10.0

4.0

15

t1

6.0

14.0

0

15

t2

6.0

a

b

25

t3


①实验①②是探究____对反应速率的影响;
②实验①③是探究温度对反应速率的影响,表中a=_____,b=_____
II、某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取两种溶液,然后倒入试管中迅速振荡混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。

编号

H2C2O4溶液

酸性KMnO4溶液

温度/℃

浓度/mol·L-1

体积/mL

浓度/mol·L-1

体积/mL

0.10

2.0

0.010

4.0

25

0.20

2.0

0.010

4.0

25

0.20

2.0

0.010

4.0

50


(1)写出H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应的离子方程式______
(2)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4) = _______mol/(L·min)。
2020-10-10更新 | 200次组卷
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【推荐2】现代社会的一切活动都离不开能量,化学反应在发生物质变化的同时伴随有能量变化,能量、速率与限度是认识和研究化学反应的重要视角。
(1)已知破坏1 mol H—H、1 mol O=O、1 mol H—O时分别需要吸收436 kJ、498 kJ、465 kJ的能量。下图表示H2、O2转化为水反应过程的能量变化,则b表示的能量为_______

(2)氢氧燃料电池是用于驱动电动汽车的理想能源。下图为电池示意图,该电池电极表面镀了一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定。请回答:

①电池的负极反应式为:_______
②电池工作时 K+ _______移动(填“正极”或“负极”)。
③电池工作一段时间后电解质溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)CO2可通过反应转化成有机物,实现碳循环。一定条件下,在体积为2L恒容密闭容器中,充入2molCO2(g)和6molH2(g),测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①下列可以表明该反应达到化学平衡状态的是_______
a.气体密度不再改变                    
b.混合气体的平均相对分子质量不再改变
c.CH3OH的浓度不再改变            
d.单位时间CO2和CH3OH(g)的消耗速率相等
②反应进行到3min时,正反应速率_______逆反应速率(填“>”、“<”或“=”)。
③从0min到9min内,v(H2)=_______mol/(L·min)。
④平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是_______
2022-07-28更新 | 195次组卷
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【推荐3】在医疗、工业生产中广泛应用,但易分解。研究性学习小组就分解速率受外界因素影响展开研究。
(1)测得70℃时,甲、乙两种条件下浓度随时间的变化如下图所示:

①图甲表明:_______相同时,pH越大,分解速率越_______
②图乙pH=13,10min内初始浓度为0.27mol/L的分解速率为_______
(2)许多过渡金属离子对分解有催化作用。为了比较分解的催化效果,研究小组设计了如图所示的实验。下列试剂中,X选择_______最合理。
A.0.1 溶液
B.0.1 溶液
C.0.05 溶液
D.0.05 溶液
(3)查阅资料可知催化分解的四步反应机理为:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.(已配平)
ⅳ.
根据上述机理推导步骤ⅲ中的反应为_______
(4)有同学认为催化分解的同时,被还原为。设计如下实验验证:
ⅰ.往10mL 1.50%溶液中加入1mL 0.1000 溶液,充分反应。
ⅱ.加入5mL稀硫酸,微热一段时间,除去残余
ⅲ.溶液倒入碘量瓶中,加入足量KI晶体,充分反应,加水稀释至100mL。
ⅳ.取25mL,加入淀粉溶液,用0.01000 溶液滴定至终点,重复3次,测得平均消耗溶液V mL。
已知:
①判断滴定终点的现象是_______
②若分解中只起催化作用,理论上应测得V=_______mL。
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