【題目】鋼鐵工業是國民經濟的重要基礎產業,目前比較先進的天然氣豎爐冶鐵工藝流程如下圖所示:
(1)催化反應室發生的反應為:
ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206kJ/mol
ⅱ.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ/mol。
① 催化反應室可能發生的副反應有CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g),則該反應的△H=____。
② 催化反應室的溫度通常需維持在550~750℃之間,從化學反應速率角度考慮,其主要目的是________。
③ 在催化反應室中,若兩反應達到平衡時,容器中n(CH4)=0.2mol,n(CO)=0.3mol,n(H2)=0.5mol,則通入催化反應室CH4的起始物質的量為______mol(不考慮副反應)。
(2)還原反應室發生的反應為:
ⅰ.Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=-25kJ/mol
ⅱ.Fe2O3(s)+3H2(g)2Fe(s)+3H2O(g) △H=+98kJ/mol
① 下列措施中能使反應i平衡時增大的是______(填字母)。
A.增大壓強 B.降低溫度 C.充入一定量氮氣 D.增加Fe2O3(s)用量
E.增大CO的濃度 F.加入合適的催化劑
②若在1000℃下進行反應1(該溫度下化學反應平衡常數為64), CO起始濃度為量2mol/L(Fe2O3過量),則CO的轉化率為_______。
③天然氣豎爐冶鐵相對于傳統焦炭冶鐵,該冶鐵工藝的優點是_________。
(3)鐵鈦合金是一種常用的不銹鋼材料,某同學在探究該合金的性質時,往含有TiO2+、Fe3+溶液中加入鐵屑至溶液顯紫色,該過程發生的反應有:①2Fe3++Fe=3Fe2+
②Ti3+(紫色)+Fe3++H2O=TiO2+(無色)+Fe2++2H+
③________________。
【答案】 +165kJ/mol 一定溫度范圍內,催化劑的活性越大,維持反應速率較快(合理即給分) 0.4mol B 80% 生成的部分CO2及水蒸氣可循環利用;該工藝中較大比例的H2作還原劑,可減少CO2的排放(只要答一點即可) 2TiO2++Fe+4H+=2Ti3++Fe2++2H2O
【解析】(1)①考查熱化學反應方程式的計算,利用蓋斯定律進行判斷,即有i×2-ii,得出△H=(206×2-247)kJ·mol-1=+165kJ·mol-1;②考查催化劑的催化效率,在一定溫度范圍內催化劑的活性最大,化學反應速率加快;③本題考查化學平衡的計算,CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
變化量:x x x 3x
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
變化量:y y 2y 2y
則有:x+2y=0.3,3x+2y=0.5,解得x=y=0.1mol,則起始時通入甲烷的量(0.1+0.1+0.2)mol=0.4mol;(2)①考查影響化學平衡移動的因素,A、增大壓強,平衡不移動,比值不變,故A錯誤;B、正反應是放熱反應,降低溫度,平衡向正反應方向移動,即c(CO2)增大,c(CO)減小,因此比值增大,故B正確;C、因為反應前后氣體系數之和相同,通入非反應氣體,化學平衡不移動,即比值不變,故C錯誤;D、氧化鐵是固體,濃度視為常數,增加氧化鐵的量,平衡不移動,即比值不變,故D錯誤;E、根據化學平衡常數K=c3(CO2)/c3(CO),溫度不變化學平衡常數不變,即通入CO2,比值不變,故E錯誤;F、使用催化劑,對化學平衡移動沒有影響,即比值不變,故F錯誤;②考查化學平衡的計算,令達到平衡時,CO的濃度為amol·L-1,根據平衡常數的表達式,K=(2-a)3/a3=64,解得a=0.4mol·L-1,則消耗CO的物質的量濃度為(2-0.4)mol·L-1=1.6mol·L-1,其轉化率為1.6/2×100%=80%;③考查流程的優點,生成的部分CO2及水蒸氣可循環利用;該工藝中較大比例的H2作還原劑,可減少CO2的排放;(3)③加入鐵屑至溶液出現紫色,說明溶液中Ti元素以Ti3+形式的存在,假如鐵屑,把TiO2+中Ti還原成Ti3+,根據信息①,鐵元素以Fe2+形式存在,因為溶液顯酸性,因此離子反應方程式為2TiO2++Fe+4H+=2Ti3++Fe2++2H2O。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】常溫常壓下,某生物燃料電池(BFC)以乙醇為燃料,直接或間接利用酶作催化劑,其總反應為C2H5OH+3O2==2CO2+3H2O,其工作原理如圖所示。下列有關說法正確的是
A. 乙醇發生還原反應
B. b極上的電極反應式為O2+4e-十2H2O==4OH-
C. 電池工作時,電解液中的H+由a極向b極遷移
D. 當外電路中有1.2 mol電子轉移時,能產生4.48 L CO2
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】CO2的轉換在生產、生活中具有重要的應用。
(1)CO2的低碳轉型對抵御氣候變化具有重要意義,海洋是地球上碳元素最大的“吸收池”。
①溶于海水中的CO2主要以四種無機碳形式存在,除CO2、H2CO3兩種分子外,還有兩種離子的化學式為_________、___________________。
②在海洋碳循環中,可通過上圖所示的途徑固碳。寫出鈣化作用的離子方程式:____________。
(2)將CO2與金屬鈉組合設計成Na-CO2電池,很容易實現可逆的充、放電反應,該電池反應為4Na+3CO2 2Na2CO3+C。放電時,在正極得電子的物質為___________;充電時,陽極的反應式為___________。
(3)目前工業上有一種方法是用CO2和H2在230℃并有催化劑條件下轉化生成甲醇蒸汽和水蒸氣。下圖表示恒壓容器中0.5molCO2和1.5 mol H2轉化率達80%時的能量變化示意圖。能判斷該反應達到化學平衡狀態的依據_______(填字母)。
a.容器中壓強不變 b.H2的體積分數不變
c.c(H2 =3c(CH3OH) d.容器中密度不變
e.2個C = O斷裂的同時有6個H - H斷裂
(4)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中,進行反應CO(g)+H2O(g) CO2(g) +H2(g),得到如下三組數據:
實驗組 | 溫度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 達到平衡所 需時間/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
①實驗2條件下平衡常數K=____________。
②實驗3中,若平衡時,CO的轉化率大于水蒸氣,則a/b的值_________(填具體值或取值范圍)。
③實驗4,若900℃時,在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均為1mol,則此時v(正____v(逆)(填“ <”、“ >”或“=")。
(5)已知在常溫常壓下:
①2CH3OH(I)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=-1275.6kJmol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0kJ·mol-1
③H2O(g)=H2O(I) △H=-44.0kJ·mol-1
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式_____________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列操作會使H2O的電離平衡向正方向移動,且所得溶液呈酸性的是( )
A. 向水中加入少量的CH3COONa
B. 向水中加入少量的NaHSO4
C. 加熱水至100℃,pH=6
D. 向水中加少量的KAl(SO4)2
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】向1L含0.01molNaAlO2和0.02molNaOH的溶液中緩慢通入二氧化碳,隨n(CO2)增大,先后發生三個不同的反應,當0.01mol<n(CO2) 0.015mol時發生的反應是:
2 NaAlO2+ CO2+2H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3。下列對應關系正確的是
選項 | n(CO2)/mol | 溶液中離子的物質的量濃度 |
A | 0 | c(Na+)>c(AlO2-)+c(OH-) |
B | 0.01 | c(Na+)>c(AlO2-)> c(OH-)>c(CO32-) |
C | 0.015 | c(Na+)> c(HCO3-)>c(CO32-)> c(OH-) |
D | 0.03 | c(Na+)> c(HCO3-)> c(OH-)>c(H+) |
A. A B. B C. C D. D
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列烷烴的沸點是:
物質 | 甲烷 | 乙烷 | 丁烷 | 戊烷 |
沸點 | -162℃ | -89℃ | -1℃ | +36℃ |
根據以上數據推斷丙烷的沸點可能是
A.約-40℃B.約-180℃C.約-100℃D.約+40℃
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列說法不正確的是
A. 酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪和霜等 B. 溴被稱為海洋元素
C. 鈉可以從四氯化鈦中置換出鈦 D. 電解飽和食鹽水可制取金屬鈉
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