甲醇是重要的化工原料。在催化剂的作用下,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)合成甲醇的主要化学反应如下:
Ⅰ.CO+2H2
CH3OH
Ⅱ.CO2+3H2
CH3OH+H2O
Ⅲ.CO2+H2
CO+H2O
请回答下列问题:
(1)已知三种物质的标准燃烧热如下表:
①书写25℃、101kPa条件时CO燃烧热的热化学方程式____________ 。
②计算25℃、101kPa条件时反应Ⅰ的ΔH=_____ kJ·mol−1 。
(2)甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell)属于质子交换膜燃料电池,其工作原理如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/8d9e89f6-5b80-4220-9078-3e07985283ae.png?resizew=201)
①c处产生的气体是_______________ ;
②负极的电极反应式是_______________ 。
(3)下图是甲醇燃料电池工作示意图,其中A,B,D均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时A,B两极上产生的气体体积相同。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/bc1287d5-0570-462e-86a8-6e9497d13d56.png?resizew=603)
①乙中B极的电极反应式_______ 。
②乙中A极析出的气体在标况下的体积________ 。
③丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图,则②线表示的是____ 的变化,反应结束后,要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀,需要____ mL 5mol/LNaOH溶液。
(4)蓄电池是一种反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应如下:NiO2+Fe+2H2O
Fe(OH)2+Ni(OH)2。
①此蓄电池在充电时,电池负极应与外加电源的________ 极连接。
②放电时正极的电极反应式为_____________________ 。
(5)按如图所示装置进行下列不同的操作
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/14168251-d6b0-46db-b2b3-162dcea62a36.png?resizew=168)
①将K1、K2、 K3分别只关闭一个,则铁的腐蚀的速度最快的是只闭合_____ (填“K1”或 “K2”或“K3”,下同),为减缓铁的腐蚀, 只闭合_____ ,该防护法称为______________ 。
②只闭合K3,当铁棒质量减少5.6g时,石墨电极消耗的气体体积为__________ L(标准状况)。
Ⅰ.CO+2H2
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/12/16/2356474034233344/2358374677422080/STEM/1258b2ad7a3543e3954cb6a506afedee.png?resizew=34)
Ⅱ.CO2+3H2
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/12/16/2356474034233344/2358374677422080/STEM/1258b2ad7a3543e3954cb6a506afedee.png?resizew=34)
Ⅲ.CO2+H2
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/12/16/2356474034233344/2358374677422080/STEM/1258b2ad7a3543e3954cb6a506afedee.png?resizew=34)
请回答下列问题:
(1)已知三种物质的标准燃烧热如下表:
物质 | CO(g) | H2(g) | CH3OH(l) |
燃烧热(kJ·mol−1) | −283.0 | −285.8 | −726.5 |
②计算25℃、101kPa条件时反应Ⅰ的ΔH=
(2)甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell)属于质子交换膜燃料电池,其工作原理如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/8d9e89f6-5b80-4220-9078-3e07985283ae.png?resizew=201)
①c处产生的气体是
②负极的电极反应式是
(3)下图是甲醇燃料电池工作示意图,其中A,B,D均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时A,B两极上产生的气体体积相同。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/bc1287d5-0570-462e-86a8-6e9497d13d56.png?resizew=603)
①乙中B极的电极反应式
②乙中A极析出的气体在标况下的体积
③丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图,则②线表示的是
(4)蓄电池是一种反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应如下:NiO2+Fe+2H2O
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①此蓄电池在充电时,电池负极应与外加电源的
②放电时正极的电极反应式为
(5)按如图所示装置进行下列不同的操作
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/16/14168251-d6b0-46db-b2b3-162dcea62a36.png?resizew=168)
①将K1、K2、 K3分别只关闭一个,则铁的腐蚀的速度最快的是只闭合
②只闭合K3,当铁棒质量减少5.6g时,石墨电极消耗的气体体积为
更新时间:2019-12-19 10:28:28
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【推荐1】氮氧化物(NOx)的排放对环境造成严重污染。回答下列问题:
I.工业上可利用C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g)反应处理氮氧化物。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180.5kJ·mol-1,碳的燃烧热为393.5kJ·mol-1,则C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g) ΔH2=_______ kJ·mol-1。
(2)某温度下,向盛有足量单质C的恒容密闭容器通入NO,使其初始浓度为1mol·L-1。根据平衡时以某物质表示的v正(或v逆)、浓度的数值,绘制出下图中甲、乙两点。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/7/20/d330788e-37e4-4176-a7c8-985b2b7183e6.jpg?resizew=232)
①乙点对应的物质是___ (填化学式);该反应的平衡常数为____ 。
②将温度降低至某一温度时,反应重新达到平衡,此时体系的压强为p=105Pa,NO的体积分数为30%,则N2的分压为p(N2)=____ Pa(分压=总压×物质的量分数);则图中甲点可能移动至____ 点位置(填字母标号)。
II.原煤经热解、冷却得到的煤焦可用于NO的脱除。热解温度为500℃、900℃得到的煤焦分别用S-500、S-900表示,相关信息如下表:
将NO浓度恒定的废气以固定流速通过如下反应器。不同温度下,进行多组平行实验,测定相同时间内NO的出口浓度,可得NO的脱除率与温度的关系如下图所示。[已知:NO的脱除主要含吸附和化学还原(ΔH<0)两个过程。]
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/7/20/b5ce887d-196d-40ff-9e34-193e46391f81.png?resizew=700)
(3)已知煤焦表面存在的官能团有利于NO的吸附,其数量与煤焦中氢碳质量比的值密切相关。由图可知,相同温度下,S-500对NO的脱除率比S-900的高,结合表格数据分析其可能原因是___ 、___ 。
(4)350℃后,随着温度升高,NO的脱除率增大的原因是____ 。
I.工业上可利用C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g)反应处理氮氧化物。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180.5kJ·mol-1,碳的燃烧热为393.5kJ·mol-1,则C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g) ΔH2=
(2)某温度下,向盛有足量单质C的恒容密闭容器通入NO,使其初始浓度为1mol·L-1。根据平衡时以某物质表示的v正(或v逆)、浓度的数值,绘制出下图中甲、乙两点。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/7/20/d330788e-37e4-4176-a7c8-985b2b7183e6.jpg?resizew=232)
①乙点对应的物质是
②将温度降低至某一温度时,反应重新达到平衡,此时体系的压强为p=105Pa,NO的体积分数为30%,则N2的分压为p(N2)=
II.原煤经热解、冷却得到的煤焦可用于NO的脱除。热解温度为500℃、900℃得到的煤焦分别用S-500、S-900表示,相关信息如下表:
煤焦 | 元素分析(%) | 比表面积(cm2∙g-1) | |
C | H | ||
S-500 | 80.79 | 2.76 | 105.69 |
S-900 | 84.26 | 0.82 | 8.98 |
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/7/20/b5ce887d-196d-40ff-9e34-193e46391f81.png?resizew=700)
(3)已知煤焦表面存在的官能团有利于NO的吸附,其数量与煤焦中氢碳质量比的值密切相关。由图可知,相同温度下,S-500对NO的脱除率比S-900的高,结合表格数据分析其可能原因是
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【推荐2】I.(1)氰化钠是剧毒化学品。氰化钠泄漏到水体中,可用ClO2处理,生成两种无色无味无毒的气体。写出用ClO2处理氰化钠废水的离子方程式____________ 。
(2)中国在甲醇燃料电池技术上获得突破,其装置原理如图甲。乙池是铝制品表面“钝化”装置,两极分别为铝制品和石墨。M电极的反应式为:______________ 。
II.工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇。已知298K和101KPa条件下:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H1=-571.6kJ/mol
CO(g)+l/2O2(g)=CO2(g) △H2=-283.0kJ/mol
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g) +2H2O(1) △H3=-726.5kJ/mol
(3)则CO(g)+2H2 (g)
CH3OH(1) △H=_____ kJ/mol
(4)已知:CH3OH(1) =CH3OH(g) △H=+35.2kJ/mol;CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)平衡常数K随温度变化关系的曲线为下面左图中的_______ (填曲线标记字母I或II)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/10/15/1795919266316288/1802222954029056/STEM/27b23fdf-8caf-4767-824c-d62d71b803ff.png?resizew=547)
(5)维持反应温度为510K,以n(H2)/ n(CO)=2:1充入一定量的原料气于1L容器中,在上述条件下充分反应,tl时刻达到平衡,测得容器中c(CH3OH)=2mol/L,则平衡时CO转化率=______ ;若维持反应温度为520K,其它条件不变,请在上面右图中画出c(CO)在0~tl时刻变化曲线:_____________ 。
(6) 20世纪90年代,化学家研制出新型催化剂:碱金属的醇盐及溶剂用于合成甲醇。如图是在该新型催化剂作用下,研究温度、压强对合成甲醇的影响。由图可知适宜的反应温度、压强为____ 。
温度 A. 90~150℃ B. 200~260℃ C.300~360℃ D.400~460℃
压强 E. 0.1~1 MPa F.3~5 MPa G. 8~10 MPa H. 15~20MPa
(2)中国在甲醇燃料电池技术上获得突破,其装置原理如图甲。乙池是铝制品表面“钝化”装置,两极分别为铝制品和石墨。M电极的反应式为:
II.工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇。已知298K和101KPa条件下:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H1=-571.6kJ/mol
CO(g)+l/2O2(g)=CO2(g) △H2=-283.0kJ/mol
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g) +2H2O(1) △H3=-726.5kJ/mol
(3)则CO(g)+2H2 (g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/10/15/1795919266316288/1802222954029056/STEM/22fc9a4b10d44256b340503ab383a6b5.png?resizew=33)
(4)已知:CH3OH(1) =CH3OH(g) △H=+35.2kJ/mol;CO(g)+2H2(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/10/15/1795919266316288/1802222954029056/STEM/22fc9a4b10d44256b340503ab383a6b5.png?resizew=33)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/10/15/1795919266316288/1802222954029056/STEM/27b23fdf-8caf-4767-824c-d62d71b803ff.png?resizew=547)
(5)维持反应温度为510K,以n(H2)/ n(CO)=2:1充入一定量的原料气于1L容器中,在上述条件下充分反应,tl时刻达到平衡,测得容器中c(CH3OH)=2mol/L,则平衡时CO转化率=
(6) 20世纪90年代,化学家研制出新型催化剂:碱金属的醇盐及溶剂用于合成甲醇。如图是在该新型催化剂作用下,研究温度、压强对合成甲醇的影响。由图可知适宜的反应温度、压强为
温度 A. 90~150℃ B. 200~260℃ C.300~360℃ D.400~460℃
压强 E. 0.1~1 MPa F.3~5 MPa G. 8~10 MPa H. 15~20MPa
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解答题-原理综合题
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(0.4)
【推荐3】二氧化碳加氢制甲醇和甲烷重整对碳资源利用具有重要的战略意义。
回答下列问题:
Ⅰ.CO2加氢选择合成甲醇的主要反应如下:
①
ΔH1(298K)
②
ΔH2(298K)
③
ΔH3(298K)
(1)在一定温度下,由最稳定单质生成1mol某物质的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓,下表为298K时几种物质的标准摩尔生成焓(
)。
有利于反应①自发进行的条件是___________ (填“高温”或“低温”),ΔH2(298K)=___________ kJ·mol-1,有利于提高甲醇平衡产率的措施有___________ (至少回答2条)。
(2)反应②的反应速率
,其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。该反应的平衡常数
,则m=___________ ,升高温度时lgk正-lgk逆___________ (填“增大”,“减小”或“不变”)。
Ⅱ.甲烷重整工艺主要包括甲烷水蒸汽重整制氢、甲烷部分氧化重整制氢、甲烷二氧化碳重整制氢、甲烷三重整制氢等。
(3)甲烷三重整制氢的逆反应
。若将H2与CO按物质的量之比3:1加入反应装置,在不同条件下达到平衡时甲烷的物质的量分数为x(CH4),在t=250℃条件下x(CH4)与p的关系,在
Pa条件下x(CH4)与t的关系如图a所示。当CO的平衡转化率为
时,反应条件可能是___________ ;图a中能表示相同状态下,相同平衡状态的点是___________ 。210℃时,甲烷三重整制氢反应在该温度下,反应的标准平衡常数K0=___________ 。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应
,
,其中p0=100kPa,PG、PH、PD、PE为各组分的平衡分压)。甲烷三重整制氢工业一般将反应温度设置为750~920℃,将反应压力设置为2~3MPa,并向转化炉内通入空气或氧气,通入空气或氧气的目的是___________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/10/9/db6911b8-3c92-4e30-9481-77de24a9be0e.png?resizew=248)
(4)同时进行甲烷与二氧化碳的重整反应制备合成气是当前的研究热点,反应为④
,该反应的Arrhenius经验公式实验数据如图b所示,已知Arrhenius经验公式
(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)反应的逆反应活化能为___________ kJ·mol-1.(用含“x1、y1、x2、y2”的式子表示)
回答下列问题:
Ⅰ.CO2加氢选择合成甲醇的主要反应如下:
①
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7651599998d321fb6813d8ec03b1a22b.png)
②
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4553ecfed3e39c200b5f80e3a3faad3a.png)
③
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/859a709c65d1429c3ef6ac0300b320e6.png)
(1)在一定温度下,由最稳定单质生成1mol某物质的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓,下表为298K时几种物质的标准摩尔生成焓(
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/61b2b60abdb16ec1caffe92ac730cdab.png)
物质 | H2(g) | O2(g) | CO(g) | CO2(g) | H2O(g) | CH3OH(g) |
![]() | 0 | 0 | -110.5 | -393.5 | -241.8 | -201.2 |
(2)反应②的反应速率
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0bef13b796cceba25e8c035f834cf4e3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/89ea2700894f28776cdb1727c1af4fce.png)
Ⅱ.甲烷重整工艺主要包括甲烷水蒸汽重整制氢、甲烷部分氧化重整制氢、甲烷二氧化碳重整制氢、甲烷三重整制氢等。
(3)甲烷三重整制氢的逆反应
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c763293fe08b17a4e8c542f7275b7e05.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0b114e6a435842faaffb15fa9639045b.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3708df7dfca83f7945331e24af21e35e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/321096ae91348e3c19e939816808bb3c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e02f270f1a8c2999c2568d7db6bb0639.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/10/9/db6911b8-3c92-4e30-9481-77de24a9be0e.png?resizew=248)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9dcea71590b1785b0731134d820d8f26.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/10/9/1e159991-4af6-478d-90b3-7ebe255d5dcb.png?resizew=344)
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为研究的主要课题。
(1)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH =-1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH =-566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:______________________ 。
(2)在容积为2L的密闭容器中,充入2mol CO2和6mol H2,在温度500℃时发生反应:
CO2(g)+ 3H2(g)
CH3OH(g)+ H2O(g) △H<0。
CH3OH的浓度随时间变化如图。回答有关问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2014/6/23/1576139729633280/1576139729887232/STEM/e73447d8e216491493dfb3bbaba098cf.png?resizew=233)
①从反应开始到20分钟时,H2的平均反应速率v(H2)=_________________
②从30分钟到35分钟达到新的平衡,改变的条件可能是__________________________
A.增大压强 B.加入催化剂 C.升高温度 D.增大反应物的浓度
③列式计算该反应在35分钟达到新平衡时的平衡常数(保留2位小数)_______________
④如果在30分钟时,再向容器中充入2mol CO2和6mol H2,保持温度不变,达到新平衡时,CH3OH的浓度____________ 1mol.L-1(填“>”、“<”或“=”)。
(3)一种原电池的工作原理为:2Na2S2 + NaBr3
Na2S4 + 3NaBr。用该电池为电源,以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解,使CO2在铜电极上可转化为甲烷。
①该电池负极的电极反应式为:______________________________________
②电解池中产生CH4一极的电极反应式为:_______________________________________ 。
(4)下图是NaOH吸收CO2后某种产物的水溶液在pH从0至14的范围内H2CO3、HCO3-、CO32-三种成分平衡时的组成分数。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2014/6/23/1576139729633280/1576139729887232/STEM/d4a61ccc75384d9b8bca2f24d4d20d7c.png?resizew=424)
下列叙述正确的是_______________
A.此图是1.0 mol·L-1碳酸钠溶液滴定1.0 mol·L-1 HCl溶液的滴定曲线
B.在pH分别为6.37及10.25时,溶液中c(H2CO3)=c(HCO3-)=c(CO32-)
C.人体血液的pH约为7.4,则CO2在血液中多以HCO3-形式存在
D.若用CO2和NaOH反应制取NaHCO3,宜控制溶液的pH为7~9之间
(1)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH =-1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH =-566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
(2)在容积为2L的密闭容器中,充入2mol CO2和6mol H2,在温度500℃时发生反应:
CO2(g)+ 3H2(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2014/6/23/1576139729633280/1576139729887232/STEM/34827112d7e44ae5adc6abf894414d99.png?resizew=30)
CH3OH的浓度随时间变化如图。回答有关问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2014/6/23/1576139729633280/1576139729887232/STEM/e73447d8e216491493dfb3bbaba098cf.png?resizew=233)
①从反应开始到20分钟时,H2的平均反应速率v(H2)=
②从30分钟到35分钟达到新的平衡,改变的条件可能是
A.增大压强 B.加入催化剂 C.升高温度 D.增大反应物的浓度
③列式计算该反应在35分钟达到新平衡时的平衡常数(保留2位小数)
④如果在30分钟时,再向容器中充入2mol CO2和6mol H2,保持温度不变,达到新平衡时,CH3OH的浓度
(3)一种原电池的工作原理为:2Na2S2 + NaBr3
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2014/6/23/1576139729633280/1576139729887232/STEM/ba3bc708b20f4d3cba76daf9e2c13909.png?resizew=32)
①该电池负极的电极反应式为:
②电解池中产生CH4一极的电极反应式为:
(4)下图是NaOH吸收CO2后某种产物的水溶液在pH从0至14的范围内H2CO3、HCO3-、CO32-三种成分平衡时的组成分数。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2014/6/23/1576139729633280/1576139729887232/STEM/d4a61ccc75384d9b8bca2f24d4d20d7c.png?resizew=424)
下列叙述正确的是
A.此图是1.0 mol·L-1碳酸钠溶液滴定1.0 mol·L-1 HCl溶液的滴定曲线
B.在pH分别为6.37及10.25时,溶液中c(H2CO3)=c(HCO3-)=c(CO32-)
C.人体血液的pH约为7.4,则CO2在血液中多以HCO3-形式存在
D.若用CO2和NaOH反应制取NaHCO3,宜控制溶液的pH为7~9之间
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解答题-有机推断题
|
较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】【化学——选修2:化学与技术】
元素铝是在生产、生活中应用广泛的金属元素。
(1)氧化铝是一种耐高温材料,也是工业上制取铝的原料。从铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2016/9/29/1576454898073600/1576454898343936/STEM/7a5e398ceeb2415aa1d586d33c16de61.png?resizew=504)
① 体A的主要成分是___________ (填化学式,下同),固体X的主要成分是_________ 。
②滤液E中溶质的主要成分是_______ ,写出该溶质的一种用途:_______ 。
③在滤液D中通入过量CO2时反应的离子方程式为_____________ 。
(2)工业上电解氧化铝冶炼铝时加入冰晶石(Na3AlF6)的作用是________ 。在电解池的工作过程中,需要不断补充阳极材料(石墨),原因是_____________ 。
(3)一种新型高效净水剂PAFC——聚合氯化铁铝[AlFe(OH)nCl6-n]m(n<5,m<10)可广泛应用于日常生活用水和工业污水的处理。下列有关PAFC的说法正确的是______ (填序号)。
元素铝是在生产、生活中应用广泛的金属元素。
(1)氧化铝是一种耐高温材料,也是工业上制取铝的原料。从铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2016/9/29/1576454898073600/1576454898343936/STEM/7a5e398ceeb2415aa1d586d33c16de61.png?resizew=504)
① 体A的主要成分是
②滤液E中溶质的主要成分是
③在滤液D中通入过量CO2时反应的离子方程式为
(2)工业上电解氧化铝冶炼铝时加入冰晶石(Na3AlF6)的作用是
(3)一种新型高效净水剂PAFC——聚合氯化铁铝[AlFe(OH)nCl6-n]m(n<5,m<10)可广泛应用于日常生活用水和工业污水的处理。下列有关PAFC的说法正确的是
A.PAFC中铁元素显+2价 |
B.PAFC用于净水时,比用相同物质的量的氯化铝和氯化铁的pH改变小 |
C.PAFC可看作一定比例的氯化铁与氯化铝水解的中间产物 |
D.PAFC在强酸性或强碱性溶液中都能稳定存在 |
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【推荐3】二氧化碳的利用是我国能源领域的一个重要战略方向,目前我国科学家在以下方面已经取得重大成果。
(1)图1是由CO2制取C的太阳能工艺。已知过程1发生的反应中
=6,则FexOy的化学式为__ 。过程1生成1molC的反应热为△H1;过程2产生lmolO2(g)的反应热为△H2。则由CO2制取C的热化学方程式为__ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/11/82eca7c0-c831-44b3-ac70-ab977c39ef42.png?resizew=194)
(2)利用CO2合成甲醇的反应为:CO2(g)+3H2(g)
H2O(g)+CH3OH(g) ΔH=-53.7kJ·mol-1,一定条件下,将1molCO2和2.8molH2充入容积为2L的绝热密闭容器中,发生上述反应。CO2的转化率[α(CO2)]在不同催化剂作用下随时间的变化曲线如图2所示。过程Ⅰ的活化能__ (填“>”“<”或“=”)过程Ⅱ的活化能,n点的平衡常数K=__ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/11/57b9635c-dc07-4dea-985b-91b7ed8af3ce.png?resizew=247)
(3)用二氧化碳合成低密度聚乙烯(LDPE)。以纳米二氧化钛膜为工作电极,常温常压电解CO2,可制得LDPE,该电极反应可能的机理如图3所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/11/0c1ecf88-79bc-4a60-8101-95baced850ed.png?resizew=586)
①过程Ⅰ~Ⅲ中碳元素发生__ 反应(填“氧化”或“还原”)。
②请补充完整并配平CO2转化为LDPE的电极反应:2nCO2+___+___=
+___。__
③工业上生产1.4×104g的LDPE,理论上需要标准状况下CO2的体积是__ L。
(1)图1是由CO2制取C的太阳能工艺。已知过程1发生的反应中
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5a79a48882861ecaac7e2e63d71d16a1.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/11/82eca7c0-c831-44b3-ac70-ab977c39ef42.png?resizew=194)
(2)利用CO2合成甲醇的反应为:CO2(g)+3H2(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/5/8/2458513508352000/2458920931713024/STEM/0792263a06bc4d92973246906b7dba40.png?resizew=36)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/11/57b9635c-dc07-4dea-985b-91b7ed8af3ce.png?resizew=247)
(3)用二氧化碳合成低密度聚乙烯(LDPE)。以纳米二氧化钛膜为工作电极,常温常压电解CO2,可制得LDPE,该电极反应可能的机理如图3所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/11/0c1ecf88-79bc-4a60-8101-95baced850ed.png?resizew=586)
①过程Ⅰ~Ⅲ中碳元素发生
②请补充完整并配平CO2转化为LDPE的电极反应:2nCO2+___+___=
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/11/ae8deb44-16a5-463f-b9f5-2a258b0e5e69.png?resizew=122)
③工业上生产1.4×104g的LDPE,理论上需要标准状况下CO2的体积是
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐1】利用
和焦炉煤气(主要成分为CO和
)制备甲醇已经实现工业化生产。回答下列问题:
(1)下列是有关物质焓变的示意图:
的反应热![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/60e037a3d8d570e08b9b8178c0fd1fef.png)
___________ 。
(2)在密闭容器中按物质的量之比1比2充入CO和
,发生反应
,测得混合物中
的平衡转化率与压强、温度的变化曲线如图所示。
、X代表温度或压强。___________ (填“温度”或“压强”),判断的理由是___________ 。
②图中![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/62e76322da99c521981992a53339042c.png)
___________
(填“<”或“>”),K(A)___________ K(B)(填“<”或“>”)。
③若A点的压强为pkPa,则甲醇产生的平衡分压为___________ kPa(平衡分压=总压×物质的量分数)。
④一定温度下,向密闭刚性的容器中充入CO和
,发生上述反应。下列能表明反应达到平衡状态的依据是___________ (填字母)。
A.
B.混合气体的总压强不再变化
C.混合气体的平均相对分子质量不再变化 D.
和
之和保持不变
(3)研究证明,
可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在___________ (填“阳”或“阴”)极,电极反应式为___________ 。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
(1)下列是有关物质焓变的示意图:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7044bc7e5e2bd0d89ebc293ac61a62ba.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/60e037a3d8d570e08b9b8178c0fd1fef.png)
(2)在密闭容器中按物质的量之比1比2充入CO和
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7044bc7e5e2bd0d89ebc293ac61a62ba.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/64c3673f7a9a36de02c4c9a3f35fba7f.png)
②图中
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/62e76322da99c521981992a53339042c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7afbfe404ad5febf1904d763974967b3.png)
③若A点的压强为pkPa,则甲醇产生的平衡分压为
④一定温度下,向密闭刚性的容器中充入CO和
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
A.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/42010c32149994e9b715db45b56671b0.png)
C.混合气体的平均相对分子质量不再变化 D.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/292e5018ebcc4b566e1ffdca6cd564c6.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1115593866fc3959cee2132f63e61377.png)
(3)研究证明,
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
【推荐2】工业上回收利用某合金废料(主要含Fe、Cu、Co、Li等,已知Co、Fe都是中等活泼金属)的工艺流程如下:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/4/30/3dc6a3aa-dc7a-4dbb-9d1b-6e31bde01b09.png?resizew=466)
(1)金属M为__________ ,操作1为___________ 。
(2)加入H2O2的作用是(用离子方程式表示)________ ,加入氨水的作用是________ 。
(3)充分焙烧的化学方程式为____________ 。
(4)已知Li2CO3微溶于水,其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。操作2中,蒸发浓缩后必须趁热过滤,其原因是___________ ,90℃时Ksp(Li2CO3)的值为___________ 。
(5)用惰性电极电解熔融Li2CO3制取锂,阳极生成两种气体,则阳极的电极反应式为__________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/4/30/3dc6a3aa-dc7a-4dbb-9d1b-6e31bde01b09.png?resizew=466)
(1)金属M为
(2)加入H2O2的作用是(用离子方程式表示)
(3)充分焙烧的化学方程式为
(4)已知Li2CO3微溶于水,其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。操作2中,蒸发浓缩后必须趁热过滤,其原因是
温度/℃ | 10 | 30 | 60 | 90 |
浓度/mol・L-1 | 0.21 | 0.17 | 0.14 | 0.10 |
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【推荐3】(1)海水中有丰富的食盐资源,工业上以粗食盐水(含少量Ca2+、Mg2+杂质)、氨、石灰石等为原料,可以制备Na2CO3。流程如下:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/24/b97f508c-eded-4bd7-83cb-ad65add821a9.png?resizew=746)
请回答:
①粗盐精制过程中加入的沉淀剂是石灰乳和纯碱,加入顺序是_____ 。
②上述流程中循环使用的物质是____ 。
③上图中制得的饱和食盐水还可用于氯碱工业,NaCl 溶液的电解产物可用于生产盐酸、漂白粉、氢氧化钠等产品。工业上电解饱和食盐水的离子方程式为_____ 。
④氨气可用电解法合成,其原料转化率大幅度提高, 有望代替传统的工业合成氨工艺。电解法合成氨的两种原理及装置如图 1 和图 2 所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/24/eb97f383-9d9a-43c4-ad5e-711d1c22da51.png?resizew=405)
图 1 中,a 电极上通入的X 为_____ 。图 2 中,d 电极上的电极反应式为_________ 。
(2)海水中有丰富的锂资源,我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术,提取原理如图 3 所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/7/2/2497412478705664/2500348969902080/STEM/39b1a4753b3d4963a8384bd87acd10d5.png?resizew=447)
①金属锂在电极_____ (填“A”或“B”)上生成。
②阳极产生两种气体单质,电极反应式是_____ 。
③某种锂离子二次电池的总反应为:FePO4(s)+Li(s)
LiFePO4(s) , 装置如下图所示(a 极材料为金属锂和石墨的复合材料)。下列说法不正确的是_____ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/24/7181e0a7-e242-4cd4-94db-2ba781054cfa.png?resizew=250)
A.图中 e-及 Li+移动方向说明该电池处于放电状态
B.该电池中a 极不能接触水溶液
C.充电时 a 极连接外接电源的正极
D.充电时,b 极电极反应式为:LiFePO4-e-= Li++ FePO
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/24/b97f508c-eded-4bd7-83cb-ad65add821a9.png?resizew=746)
请回答:
①粗盐精制过程中加入的沉淀剂是石灰乳和纯碱,加入顺序是
②上述流程中循环使用的物质是
③上图中制得的饱和食盐水还可用于氯碱工业,NaCl 溶液的电解产物可用于生产盐酸、漂白粉、氢氧化钠等产品。工业上电解饱和食盐水的离子方程式为
④氨气可用电解法合成,其原料转化率大幅度提高, 有望代替传统的工业合成氨工艺。电解法合成氨的两种原理及装置如图 1 和图 2 所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/24/eb97f383-9d9a-43c4-ad5e-711d1c22da51.png?resizew=405)
图 1 中,a 电极上通入的X 为
(2)海水中有丰富的锂资源,我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术,提取原理如图 3 所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/7/2/2497412478705664/2500348969902080/STEM/39b1a4753b3d4963a8384bd87acd10d5.png?resizew=447)
图 3
①金属锂在电极
②阳极产生两种气体单质,电极反应式是
③某种锂离子二次电池的总反应为:FePO4(s)+Li(s)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1e54940d68fcecff12c69c1adc19dea8.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/24/7181e0a7-e242-4cd4-94db-2ba781054cfa.png?resizew=250)
A.图中 e-及 Li+移动方向说明该电池处于放电状态
B.该电池中a 极不能接触水溶液
C.充电时 a 极连接外接电源的正极
D.充电时,b 极电极反应式为:LiFePO4-e-= Li++ FePO
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/32012df55ea8afc3ef45038c18a6360d.png)
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