CO2再生为“零碳甲醇”是实现碳中和的一种方式。
(1)CO2催化加氢可生成甲醇。
已知:i.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=akJ·mol-1
ii.2CH3OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)ΔH=bkJ·mol-1
①CO2和H2生成CH3OH和H2O的热化学方程式是___________ 。
②合成过程中选择高压条件的原因:___________ 。
(2)电解还原法将CO2转化为甲醇的装置如图。已知:电解效率和选择性S的定义:
(B)=
S(B)=
①电解过程中生成CH3OH的电极反应式:___________ 。
②当CO2完全消耗时,测得η(CH3OH)=33.3%,S(CH3OH)=25%。推测η(CH3OH)=33.3%的原因:
i.阴极有H2O放电。
ii.阴极有CO生成。
iii.……
a.通过检验电解产物判断推测i是否成立,需要检验的物质是___________ 。
b.假设放电的CO2一部分生成CH3OH,其余的CO2全部在阴极放电生成CO,则η(CO)=___________ 。
③研究CH3OH中的C来自于CO2还是KHCO3,方法如下:
方法I.其他条件不变,用N2代替CO2电解,无CH3OH产生。
方法II.其他条件不变,用14CO2代替CO2电解,有___________ 产生。
综上,证实CH3OH中的C来自于CO2
(1)CO2催化加氢可生成甲醇。
已知:i.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=akJ·mol-1
ii.2CH3OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)ΔH=bkJ·mol-1
①CO2和H2生成CH3OH和H2O的热化学方程式是
②合成过程中选择高压条件的原因:
(2)电解还原法将CO2转化为甲醇的装置如图。已知:电解效率和选择性S的定义:
(B)=
S(B)=
①电解过程中生成CH3OH的电极反应式:
②当CO2完全消耗时,测得η(CH3OH)=33.3%,S(CH3OH)=25%。推测η(CH3OH)=33.3%的原因:
i.阴极有H2O放电。
ii.阴极有CO生成。
iii.……
a.通过检验电解产物判断推测i是否成立,需要检验的物质是
b.假设放电的CO2一部分生成CH3OH,其余的CO2全部在阴极放电生成CO,则η(CO)=
③研究CH3OH中的C来自于CO2还是KHCO3,方法如下:
方法I.其他条件不变,用N2代替CO2电解,无CH3OH产生。
方法II.其他条件不变,用14CO2代替CO2电解,有
综上,证实CH3OH中的C来自于CO2
更新时间:2024-04-18 13:53:34
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【推荐1】回答下列问题
(1)已知时有关弱酸的电离平衡常数:
①同温度下,等物质的量浓度的下列溶液,值最小的是_______ (填序号)。
a. b. c.
②时将溶液和溶液分别与溶液混合。
反应结束后所得两溶液中,_______ (填“>”、“<”“>”或“=”)
(2)煤燃烧的烟气也含氮氧化物,用催化还原生成无毒的可以消除氮氧化物的污染。
已知:
在常温下,催化还原的热化学方程式______________ 。
(3)电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解的氯化铜溶液的装置示意图,请回答下列问题:
①甲烷燃料电池的负极反应式是______________ ;
②当A中消耗氧气时,B中_______ 极(填a或b)增重_______ g。
(1)已知时有关弱酸的电离平衡常数:
弱酸化学式 | ||||
电离平衡常数 |
a. b. c.
②时将溶液和溶液分别与溶液混合。
反应结束后所得两溶液中,
(2)煤燃烧的烟气也含氮氧化物,用催化还原生成无毒的可以消除氮氧化物的污染。
已知:
在常温下,催化还原的热化学方程式
(3)电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解的氯化铜溶液的装置示意图,请回答下列问题:
①甲烷燃料电池的负极反应式是
②当A中消耗氧气时,B中
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【推荐2】氢气是未来最具有前途的能源之一。氢气不仅能将二氧化碳转化为CH3OH等液体燃料,也能用于燃料电池发电。
(1)以H2、CO2为原料制CH3OH涉及的主要反应如下:
i.
ii.
①CO2分子中含有_______ 键(填“极性”或“非极性”)。
②、转化为、的热化学方程式为_______ 。
(2)在催化剂作用下,反应温度和压强对CO2平衡转化率、CH3OH选择性影响如下图所示。
已知:
①图1中,压强p1_______ p2(填“>”“=”或“<”)。
②结合(1)中的反应,分析随着温度的开高,CO2平衡转化率增大,CH3OH选择性减小的原因:_______ 。
(3)以氢气为原料的氢氧燃科电池是最具发展前途的发电技术用电器之一。简单的氢氧燃科电池示意图如图:
①b极_______ (填“正”或“负”)极。
②a极的电极反应式是_______ 。
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①b极
②a极的电极反应式是
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解题方法
【推荐3】Ⅰ.利用CO2和CH4重整可制合成气(主要成分为CO、H2),已知重整过程中部分反应的热化学方程式为:
① CH4(g) = C(s)+2H2(g) △H= + 75.0 kJ·mol—1
② CO2(g)+H2(g)= CO(g)+H2O(g) △H = + 41.0 kJ·mol—1
③ CO(g)+H2(g) = C(s)+H2O(g) △H = -131.0 kJ·mol—1
反应CO2(g)+CH4(g) = 2CO(g)+2H2(g)的△H =___________ kJ·mol—1。
II.用CO合成尿素的反应为:2NH3(g) + CO(g)CO(NH2)2(g) + H2(g) ΔH <0。
(1)T ℃时,向体积为2 L的恒容密闭容器中,充入2 molNH3和1 mol CO发生反应。
① 5 min时反应达到平衡状态,CO的转化率为80%,则5 min内NH3的平均反应速率为________ ,此温度下反应的平衡常数K的值为 ____________ 。
②对该反应,下列说法正确的是______ (填字母)。
A.若容器内气体密度不变,则表明反应达到平衡状态
B.反应达到平衡后,其它条件不变,升高温度,尿素的百分含量增大
C.反应达到平衡后,其它条件不变,在原容器中充入一定量氦气,CO的转化率不变
D.反应达到平衡后,其它条件不变,充入一定量NH3,平衡向正反应方向移动,但K值不变
(2)若保持恒温恒容条件,将物质的量之和为3 mol的NH3和CO以不同的氨碳比进行反应,结果如图所示:若图中c表示平衡体系中尿素的体积分数,则b表示________ 的转化率。当尿素含量最大时,则=______ ,此时,对于该反应既能增大反应速率又能提高尿素体积分数的措施为_____ 。
Ⅲ.下图是铬酸银(Ag2CrO4)T ℃时,在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线。
(1)向饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4______ (填“能”或“不能”)使溶液由Y点变为X点
(2)图中ɑ =_________ 。
① CH4(g) = C(s)+2H2(g) △H= + 75.0 kJ·mol—1
② CO2(g)+H2(g)= CO(g)+H2O(g) △H = + 41.0 kJ·mol—1
③ CO(g)+H2(g) = C(s)+H2O(g) △H = -131.0 kJ·mol—1
反应CO2(g)+CH4(g) = 2CO(g)+2H2(g)的△H =
II.用CO合成尿素的反应为:2NH3(g) + CO(g)CO(NH2)2(g) + H2(g) ΔH <0。
(1)T ℃时,向体积为2 L的恒容密闭容器中,充入2 molNH3和1 mol CO发生反应。
① 5 min时反应达到平衡状态,CO的转化率为80%,则5 min内NH3的平均反应速率为
②对该反应,下列说法正确的是
A.若容器内气体密度不变,则表明反应达到平衡状态
B.反应达到平衡后,其它条件不变,升高温度,尿素的百分含量增大
C.反应达到平衡后,其它条件不变,在原容器中充入一定量氦气,CO的转化率不变
D.反应达到平衡后,其它条件不变,充入一定量NH3,平衡向正反应方向移动,但K值不变
(2)若保持恒温恒容条件,将物质的量之和为3 mol的NH3和CO以不同的氨碳比进行反应,结果如图所示:若图中c表示平衡体系中尿素的体积分数,则b表示
Ⅲ.下图是铬酸银(Ag2CrO4)T ℃时,在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线。
(1)向饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4
(2)图中ɑ =
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解题方法
【推荐1】的资源化利用能有效减少排放,充分利用碳资源。
已知:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)反应Ⅰ的化学平衡常数表达式___________ 。反应的___________ 。
(2)以、为原料制取时发生反应Ⅰ和反应Ⅲ。在恒容、和的起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性[]随温度的变化如题15图-1所示。平衡时的选择性随温度升高而出现如图所示变化的原因是___________ 。
(3)催化加氢合成的过程中发生反应Ⅱ和反应Ⅲ。起始时,平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。800℃时,不同压强下的平衡转化率趋于相等,其原因是___________ 。
(4)用如图所示装置将转化为。温度控制在10℃左右,持续通入,电解过程中的物质的量基本保持不变。
①电解过程中发生的总反应方程式为___________ 。
②结合电极反应式说明A室中的物质的量基本不变的原因___________ 。
已知:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)反应Ⅰ的化学平衡常数表达式
(2)以、为原料制取时发生反应Ⅰ和反应Ⅲ。在恒容、和的起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性[]随温度的变化如题15图-1所示。平衡时的选择性随温度升高而出现如图所示变化的原因是
(3)催化加氢合成的过程中发生反应Ⅱ和反应Ⅲ。起始时,平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。800℃时,不同压强下的平衡转化率趋于相等,其原因是
(4)用如图所示装置将转化为。温度控制在10℃左右,持续通入,电解过程中的物质的量基本保持不变。
①电解过程中发生的总反应方程式为
②结合电极反应式说明A室中的物质的量基本不变的原因
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解答题-实验探究题
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【推荐2】硫氰化钾(KSCN)俗称玫瑰红酸钾,是一种用途广泛的化学药品。实验室模拟工业制备硫氰化钾的实验装置如下图所示:
已知:①CS2不溶于水,密度比水的大;
②NH3不溶于CS2;
③三颈烧瓶内盛放有CS2、水和催化剂。
回答下列问题:
(1)制备NH4SCN溶液:
①实验前,经检验装置的气密性良好。其中装置B中的试剂是___________ 。
②实验开始时,打开K,加热装置A、D,使A中产生的气体缓缓通入D中,发生反应CS2+3NH3NH4SCN+NH4HS该反应比较缓慢),当看到___________ 现象时说明该反应接近完全。
(2)制备KSCN溶液:
①熄灭A处的酒精灯,关闭K2,移开水浴,将装置D继续加热至105℃,当NH4HS完全分解后(NH4HS=H2S↑+NH3↑),打开K2,继续保持液温105℃,缓缓滴入适量的KOH溶液,发生反应的化学方程式为___________ 。
②装置E中多孔球泡的作用是___________ 。
(3)制备KSCN晶体:先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,___________ 、___________ 、过滤、洗涤、干燥,得到硫氰化钾晶体。
(4)测定晶体中KSCN的含量:称取10.0g样品,配成500mL溶液。量取20.00mL溶液于锥形瓶中,加入适量稀硝酸,再加入几滴Fe(NO3)3溶液作指示剂,用0.1000mol/LAgNO3标准溶液滴定,达到滴定终点时消耗AgNO3标准溶液20.00mL。
①滴定时发生的反应:SCN-+Ag+=AgSCN↓(白色)。则判断到达滴定终点的方法是_____ 。
②晶体中KSCN的质量分数为_______ (计算结果精确至0.1%)。
(5)利用电解装置也可进行烟气处理,如图可将雾霾中的NO、SO2分别转化为和,阳极的电极反应式为_______ 。
已知:①CS2不溶于水,密度比水的大;
②NH3不溶于CS2;
③三颈烧瓶内盛放有CS2、水和催化剂。
回答下列问题:
(1)制备NH4SCN溶液:
①实验前,经检验装置的气密性良好。其中装置B中的试剂是
②实验开始时,打开K,加热装置A、D,使A中产生的气体缓缓通入D中,发生反应CS2+3NH3NH4SCN+NH4HS该反应比较缓慢),当看到
(2)制备KSCN溶液:
①熄灭A处的酒精灯,关闭K2,移开水浴,将装置D继续加热至105℃,当NH4HS完全分解后(NH4HS=H2S↑+NH3↑),打开K2,继续保持液温105℃,缓缓滴入适量的KOH溶液,发生反应的化学方程式为
②装置E中多孔球泡的作用是
(3)制备KSCN晶体:先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,
(4)测定晶体中KSCN的含量:称取10.0g样品,配成500mL溶液。量取20.00mL溶液于锥形瓶中,加入适量稀硝酸,再加入几滴Fe(NO3)3溶液作指示剂,用0.1000mol/LAgNO3标准溶液滴定,达到滴定终点时消耗AgNO3标准溶液20.00mL。
①滴定时发生的反应:SCN-+Ag+=AgSCN↓(白色)。则判断到达滴定终点的方法是
②晶体中KSCN的质量分数为
(5)利用电解装置也可进行烟气处理,如图可将雾霾中的NO、SO2分别转化为和,阳极的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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【推荐3】SO2是空气中主要的大气污染物,国家规定在排放前必须经过处理。
Ⅰ.碱液吸收法:工业上常用NaOH溶液做吸收液。
(1)向0.5L1 mol·L-1的NaOH溶液中通入标准状态下11.2L的SO2。
①写出反应的离子方程式__________ ;
②已知:Ka1=1.54×10-2,Ka2=1.02×10-7,则所得溶液呈_______ (填“酸性”、“碱性”或“中性”),下列有关吸收液中粒子浓度大小关系正确的是_________ 。
A c(H2SO3)>c(SO32-)
B c(Na+)+c(H+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-)
C c(Na+)=c(H2SO3)+c(HSO3-)+c(SO32-)
D c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)>c(OH-)
(2)工业上也可以用Na2SO3溶液吸收SO2,并用电解法处理吸收SO2后所得溶液以实现吸收液的回收再利用,装置如下图所示:
①工作一段时间后,阴极区溶液的pH_______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②写出阳极的电极反应式_______ 。
Ⅱ.SO2的回收利用:
(3)SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2),反应为SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)。按投料比1:1把SO2与Cl2充入一恒压的密闭容器中发生上述反应,SO2的转化率与温度T的关系如下图所示:
① 该反应的ΔH________ (填“>”、“<”或“=”)0。
② 若反应一直保持在p压强条件下进行,则M点的分压平衡常数Kp=_____ (用含p的表达式表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数)。
Ⅰ.碱液吸收法:工业上常用NaOH溶液做吸收液。
(1)向0.5L1 mol·L-1的NaOH溶液中通入标准状态下11.2L的SO2。
①写出反应的离子方程式
②已知:Ka1=1.54×10-2,Ka2=1.02×10-7,则所得溶液呈
A c(H2SO3)>c(SO32-)
B c(Na+)+c(H+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-)
C c(Na+)=c(H2SO3)+c(HSO3-)+c(SO32-)
D c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)>c(OH-)
(2)工业上也可以用Na2SO3溶液吸收SO2,并用电解法处理吸收SO2后所得溶液以实现吸收液的回收再利用,装置如下图所示:
①工作一段时间后,阴极区溶液的pH
②写出阳极的电极反应式
Ⅱ.SO2的回收利用:
(3)SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2),反应为SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)。按投料比1:1把SO2与Cl2充入一恒压的密闭容器中发生上述反应,SO2的转化率与温度T的关系如下图所示:
① 该反应的ΔH
② 若反应一直保持在p压强条件下进行,则M点的分压平衡常数Kp=
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【推荐1】肼又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。
已知在101kPa时,时,在氧气中完全燃烧生成氮气和水,放出624kJ的热量,则的燃烧热的热化学方程式是_____________ 。
下图是一个电化学过程示意图。
图中甲池是_________ 填“原电池”或“电解池”,其电解质溶液为KOH溶液,则该池电极M的电极反应式是_________________________ 。
乙池中石墨电极2的电极反应式是_________________________ 。 当石墨电极2上生成气体时标准状况下,转移的电子的数目为_________ ,则甲池理论上消耗标标准状况下的空气是________ 假设空气中氧气体积含量为。
传统制备肼的方法,是以NaClO氧化,制得肼的稀溶液。该反应的离子方程式是_________ 。
已知在101kPa时,时,在氧气中完全燃烧生成氮气和水,放出624kJ的热量,则的燃烧热的热化学方程式是
下图是一个电化学过程示意图。
图中甲池是
乙池中石墨电极2的电极反应式是
传统制备肼的方法,是以NaClO氧化,制得肼的稀溶液。该反应的离子方程式是
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐2】以废铁屑﹑低品位软锰矿[主要成分有MnO2、Al2O3、Fe2O3、Cu(OH)2CO3、CaCO3、SiO2等]为原料,制备硫酸锰,进一步电解制备金属锰,工艺流程如图所示:已知:Ⅰ.部分金属阳离子以氢氧化物沉淀时的pH如表:
Ⅱ.几种化合物的溶解性或溶度积(Ksp)如表:
(1)“浸出”时,Fe2O3与废铁屑、稀H2SO4反应的离子方程式为_________ 。
(2)为去除废铁屑表面的油污可采用的方法为__________ ;“浸出”后浸出液中的+2价金属阳离子有Cu2+、Fe2+、________ 。
(3)锰的浸出率结果如图所示。由图可知,影响锰浸出率的因素有____________ 。(4)“除铁、铝”过程中,浸出液需要先用试剂A处理,然后加入CaCO3,反应后溶液的pH≈5。试剂A的作用是_________________ 。
(5)“除铜”过程中,当铜离子恰好完全沉淀(当离子浓度小于或等于10-5mol·L-1时视为完全沉淀)时,溶液中c(S2-)=_____________ mol·L-1。
(6)用惰性电极电解中性MnSO4溶液可以制得金属Mn。装置如图所示。若转移的电子数为6.02×1023,右室溶液中最终n(H+)的变化为________ (填“增加”或“减少”)_______ mol。
金属阳离子 | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Mn2+ | Cu2+ |
开始沉淀的pH | 6.8 | 1.8 | 3.7 | 8.6 | 5.2 |
沉淀完全的pH | 8.3 | 2.8 | 4.7 | 10.1 | 6.7 |
化合物 | MnF2 | CaS | MnS | FeS | CuS |
溶解性或溶度积(Ksp) | 溶于水 | 溶于水 | 2.5×10-13 | 6.3×10-18 | 6.3×10-36 |
(2)为去除废铁屑表面的油污可采用的方法为
(3)锰的浸出率结果如图所示。由图可知,影响锰浸出率的因素有
(5)“除铜”过程中,当铜离子恰好完全沉淀(当离子浓度小于或等于10-5mol·L-1时视为完全沉淀)时,溶液中c(S2-)=
(6)用惰性电极电解中性MnSO4溶液可以制得金属Mn。装置如图所示。若转移的电子数为6.02×1023,右室溶液中最终n(H+)的变化为
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】(Ⅰ)用下图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极),供选择的有4组电解质溶液,要满足下列要求:
①工作一段时间后A槽的pH增大,B槽的pH减小。
②b、c两极上反应的离子的物质的量相等。
(1)应选择的电解质溶液是上述四组中的第________ 组。
(2)当b极上析出7.1 g电解产物时,a极上析出产物的质量为________ g;若B槽电解质溶液为500 mL,且忽略电解前后电解液的体积变化,则此时B槽中的c(H+)比电解前增加了________ mol/L。
(Ⅱ)二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水。实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料制备ClO2流程如下:
已知:电解过程中发生的反应为NH4Cl+2HClNCl3+3H2↑,NCl3中氮元素为+3价。
(1)写出电解时阳极的电极反应式______________________ 。
(2)溶液X中大量存在的阴离子有_____________ .
(3)除去ClO2中的NH3可选用的试剂是______ (填标号).
a.水 b.碱石灰 c.浓硫酸 d.饱和食盐水
组别 | A槽 | B槽 |
1 | NaOH | CuSO4 |
2 | AgNO3 | CuCl2 |
3 | Na2SO4 | AgNO3 |
4 | NaCl | AgNO3 |
①工作一段时间后A槽的pH增大,B槽的pH减小。
②b、c两极上反应的离子的物质的量相等。
(1)应选择的电解质溶液是上述四组中的第
(2)当b极上析出7.1 g电解产物时,a极上析出产物的质量为
(Ⅱ)二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水。实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料制备ClO2流程如下:
已知:电解过程中发生的反应为NH4Cl+2HClNCl3+3H2↑,NCl3中氮元素为+3价。
(1)写出电解时阳极的电极反应式
(2)溶液X中大量存在的阴离子有
(3)除去ClO2中的NH3可选用的试剂是
a.水 b.碱石灰 c.浓硫酸 d.饱和食盐水
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