题目
题型:不详难度:来源:
(1)有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2,相关热化学方程式如下:6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △H="-76.0" kJ·mol一1
①上述反应中每生成1 mol Fe3O4,转移电子的物质的量为_______mol。
②已知:C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H="+113.4" kJ·mol一1,则反应:3FeO(s)+ H2O(g)= Fe3O4(s)+ H2(g)的△H=__________。
(2)在一定条件下,二氧化碳转化为甲烷的反应如下:CO2(g)+4 H2 (g) C H4 (g)+2 H2O(g),向一容积为2 L的恒容密闭容器中充人一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时各物质的浓度分别为CO2 0.2 mol·L一1,H2 0.8 mol·L一1,CH40.8 mol·L一1,H2O1.6 mol·L一1。则CO2的平衡转化率为________。300 ℃时上述反应的平衡常数K=____________________。200℃时该反应的平衡常数K=64.8,则该反应的△H_____(填“>’’或“<”)O。
(3)华盛顿大学的研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如
图所示:
①上述生产过程的能量转化方式是____________________。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行,碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,则阳极的电极反应式为___________________。
答案
(3)①太阳能和电能转化为化学能;②2CO32--4e-=2CO2↑+O2↑
解析
试题分析:(1)①由6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)知,反应方程式FeO中铁元素化合价+2升至Fe3O4中+,CO2由+4降至C中碳元素的0价,每生成1molC转移电子4mol,生成Fe3O4 2mol ,则生成1 mol Fe3O4转移电子2mol;②反应1:6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s),△H1="-76.0" kJ/mol;反应2:C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g),△H2="+113.4" kJ/mol,根据盖斯定理△H=(△H1+△H2)=(-76.0+113.4)="+18.7" kJ/mol(2)2 L的恒容密闭容器中反应达到平衡时CH4浓度为0.8 mol/L,CO2浓度为0.2 mol/L,由题意知CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),反应的CO2与生成的CH4的物质量相等,CO2的平衡转化率为==80%;300 ℃时上述反应的平衡常数K==25;由题意知300 ℃时,K=25,200℃时,K=64.8,对正反应为吸热的可逆反应,升高温度,平衡正向移动,正反应的程度增大,K增大,对正反应为放热的可逆反应,升高温度,平衡逆向移动,正反应的程度减小,K减小,则该反应为放热反应,△H<0(3)由图知,是用吸收的太阳能和电源电能进行反应能量的来源,故太阳能和电能转化为化学能;电解反应中阳极失电子发生氧化反应,由图知反应产物为O2,又电解质为熔融碳酸钠,故反应方程式:2CO32--4e-=2CO2↑+O2↑。
核心考点
试题【资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放,还可重新获得燃料或重要工业产品。(1)有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2,相关热化学方程式如下:6FeO(s)】;主要考察你对焓变、反应热等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)已知CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为283.0 kJ·mol-1和726.5 kJ·mol-1,则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为 。
(2)合成甲醇的方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH <0。
在230 ℃〜270 ℃最为有利。为研究合成气最合适的起始组成比n(H2):n(CO),分别在230 ℃、250 ℃和270 ℃进行实验,结果如下左图所示。其中270 ℃的实验结果所对应的曲线是_____(填字母);当曲线X、Y、Z对应的投料比达到相同的CO平衡转化率时,对应的反应温度与投较比的关系是 。
(3)当投料比为1∶1,温度为230 ℃,平衡混合气体中,CH3OH的物质的量分数为 (保留1位小数);平衡时CO的转化率 。
(1)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知:
①2NH3(g)+ CO2(g)= NH2CO2NH4(s) △H = -159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)= CO(NH2)2(s)+ H2O(g) △H = +116.49 kJ·mol-1
③H2O(l)= H2O(g) △H =+88.0 kJ·mol-1
试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式 。
(2)在一定条件下,二氧化碳转化为甲烷的反应如下:
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH<0
①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时各物质的浓度分别为CO2:0.2mol·L—1,H2:0.8mol·L—1,CH4:0.8mol·L—1,H2O:1.6mol·L—1,起始充入CO2和H2的物质的量分别为 、 。CO2的平衡转化率为 。
②现有两个相同的恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器I、II,在I中充入1 molCO2,和4 molH2,在II中充入1 mol CH4和2 mol H2 O(g) ,300℃下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是 (填字母)。
A.容器I、II中正反应速率相同 |
B.容器I、II中CH4的物质的量分数相同 |
C.容器I中CO2的物质的量比容器II中的多 |
D.容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和小于1 |
①上述生产过程的能量转化方式是 。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,则阳极的电极反应式为 ,阴极的电极反应式为 。
(1)为了减少空气中SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知:H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH1=-241.8 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH2=-110.5 kJ·mol-1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式: 。
该反应的平衡常数表达式为K= 。
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是 (选填序号)。
a.Ca(OH)2 b.CaCl2 c.Na2CO3 d.NaHSO3
(2)为了减少空气中的CO2,目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用,捕碳剂常用(NH4)2CO3,反应为:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)=2NH4HCO3(aq) ΔH3为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下,保持其他初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测得CO2气体浓度,其关系如图,则:
①ΔH3 0(填“>”、“=”或“<”)。
②在T4~T5这个温度区间,容器内CO2气体浓度变化趋势的原因是: 。
(3)催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
①催化反硝化法中,用H2将NO3-还原为N2,一段时间后,溶液的碱性明显增强。则反应离子方程式为: 。
②电化学降解NO3-的原理如图,电源正极为: (选填填“A”或“B”),阴极反应式为: 。
Ⅰ.已知:①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH=a kJ·mol-1
②CO(g)+l/2O2(g)=CO2(g) ΔH=b kJ·mol-1
③C(石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=c kJ·mol-1
则反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)的焓变ΔH= kJ·mol-1。
Ⅱ.依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 (填序号)。
A.C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH>0 B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH<0
C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH>0 D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH<0
若以稀硫酸为电解质溶液,则该原电池的正极反应式为 。
Ⅲ.氢气作为一种绿色能源,对于人类的生存与发展具有十分重要的意义。
(1)实验测得,在通常情况下,1 g H2完全燃烧生成液态水,放出142.9 kJ热量。则H2燃烧的热化学方程式为 。
(2)用氢气合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
①一定条件下,下列叙述可以说明该反应已达平衡状态的是 。
A.υ正(N2)=υ逆(NH3)
B.各物质的物质的量相等
C.混合气体的物质的量不再变化
D.混合气体的密度不再变化
②下图表示合成氨反应达到平衡后,每次只改变温度、压强、催化剂中的某一条件,反应速率υ与时间t的关系。其中表示平衡混合物中的NH3的含量最高的一段时间是 。图中t3时改变的条件可能是 。
③温度为T℃时,将4a mol H2和2a mol N2放入0.5 L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%,则反应的平衡常数为 。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO (g)2CO2 (g) +N2 (g)在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。据此判断:
①该反应的平衡常数表达式为 。
②该反应的ΔH 0(选填“>”、“<”)。
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化 学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在图中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
① 煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污
染。
CH4(g)+2NO2(g) = N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) =-867kJ·mol-1
2NO2(g) N2O4(g) =-56.9kJ·mol-1
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式 。
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可 达到低碳排放的目的。下图是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。写出上述光电转化过程的化学反应方程式 。催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是 (填a→b或b→a) 。
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