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我國在應對氣候變化工作中取得顯著成效,并向國際社會承諾2030年實現(xiàn)“碳達峰”,2060年實現(xiàn)“碳中和”。因此將CO2轉化為高附加值化學品成為科學家研究的重要課題。異丁烯[CH2=C(CH32]作為汽油添加劑的主要成分,可利用異丁烷與CO2反應來制備。
反應Ⅰ:CH3CH(CH3)CH3(g)+CO2(g)?CH2=C(CH32(g)+H2O(g)+CO(g)  ΔH1
反應Ⅱ:CH3CH(CH3)CH3(g)?CH2=C(CH32(g)+H2(g)  ΔH2
已知:H2O(g)=H2O(l)  ΔH3
回答下列問題:
(1)已知:異丁烷,異丁烯,CO的燃燒熱熱化學方程式的焓變分別為ΔH4,ΔH5,ΔH6,則ΔH1=
ΔH4-ΔH5-ΔH6-ΔH3
ΔH4-ΔH5-ΔH6-ΔH3
(用題目給的反應焓變來表示)。
(2)向1.0L恒容密閉容器中加入1molCH3CH(CH3)CH3(g)和1molCO2(g),利用反應Ⅰ制備異丁烯。已知ΔH1>0。已知正反應速率表示為v=kc[CH3CH(CH3)CH3]?c(CO2),逆反應速率表示為v=kc[CH2=c(CH32]?c(H2O)?c(CO),其中k、k為速率常數(shù)。
①圖1中能夠代表k的曲線為
L3
L3
(填“L1”“L2”“L3”或“L4”)。
菁優(yōu)網
②溫度為T1時,該反應化學平衡常數(shù)K=
1
1
,平衡時CH3CH(CH3)CH3轉化率
50%(填“>”、“=”、“<”)。
(3)CH4-CO2重整技術是實現(xiàn)“碳中和”的一種理想的CO2利用技術,反應為:CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g)。在pMPa時,將CO2和CH4按物質的量之為1:1充入密閉容器中,分別在無催化劑及ZrO2催化下反應相同時間,測得CO2的轉化率與溫度的關系如圖2所示。
①a點CO2轉化率相等的原因是
溫度較高,催化劑失活
溫度較高,催化劑失活

②在pMPa、900℃、ZrO2催化條件下,將CO2、CH4、H2O按物質的量之比為1:1:n充入密閉容器,CO2的平衡轉化率為α,此時平衡常數(shù)Kp=
16
p
2
α
4
2
+
2
α
+
n
2
1
-
α
2
16
p
2
α
4
2
+
2
α
+
n
2
1
-
α
2
(以分壓表示,分壓=總壓×物質的量分數(shù);寫出含α、n、p的計算表達式)。
(4)相比于反應Ⅱ直接脫氫,有人提出加入適量空氣。采用異丁烷氧化脫氫的方法制備異丁烯,發(fā)生反應(CH32CHCH3(g)+
1
2
O2(g)?(CH32C=CH2(g)+H2O(g)  ΔH=-117.45kJ/mol相比于異丁烷直接脫氫制備丁烯。從產率角度分析該方法的優(yōu)點是
空氣中氧氣與產物氫氣反應生成水,可使平衡正向移動,提高異丁烯產率
空氣中氧氣與產物氫氣反應生成水,可使平衡正向移動,提高異丁烯產率
。
(5)利用電化學可以將CO2有效轉化為HCOO-,裝置如圖3所示。裝置工作時,陰極除有HCOO-生成外,還可能生成副產物降低電解效率。陰極生成的副產物可能是
H2
H2
,標準狀況下,當陽極生成O2的體積為224mL時,測得陰極區(qū)內的c(HCOO-)=0.015mol/L,則電解效率為
75%
75%
(忽略電解前后液體積的變化)。已知:電解效率=
一段時間內生成目標產物轉移電子數(shù)
一段時間內電解池轉移電子總數(shù)
×100%。

【考點】化學平衡的計算
【答案】ΔH4-ΔH5-ΔH6-ΔH3;L3;1;>;溫度較高,催化劑失活;
16
p
2
α
4
2
+
2
α
+
n
2
1
-
α
2
;空氣中氧氣與產物氫氣反應生成水,可使平衡正向移動,提高異丁烯產率;H2;75%
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權屬菁優(yōu)網所有,未經書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/5/22 8:0:8組卷:34引用:1難度:0.5
相似題
  • 菁優(yōu)網1.環(huán)保是當今社會最重要的課題,故研究NOx、SO2等大氣污染物的妥善處理具有重要意義。
    (1)含氮化合物在生產、生命活動中有重要的作用。回答下列問題:
    已知4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g)△H1=-akJ/mol
    4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(g)△H2=-bkJ/mol
    H2O(1)═H2O(g)△H3=+ckJ/mol
    寫出在298K時,氨氣燃燒生成N2的熱化學方程式
     

    (2)燃煤發(fā)電廠常利用反應2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)═2CaSO4(s)+2CO2(g)△H=-681.8kJ?mol-1對煤進行脫硫處理來減少SO2的排放。對于該反應,在T℃時,借助傳感器測得反應在不同時間點上各物質的濃度如下表:
    時間/min
    濃度/(mol?L-1
    0 10 20 30 40 50
    O2 1.00 0.79 0.60 0.60 0.64 0.64
    CO2 0 0.42 0.80 0.80 0.88 0.88
    ①10~20min內,平均反應速率v(CO2)=
     
    mol?L-1?min-1;當降低溫度,該反應的平衡常數(shù)K
     
    。(填“增大”、“減小”或“不變”)
    ②30min后,只改變某一條件,反應重新達到平衡。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷,改變的條件可能是
     
    。(填字母)
    A.通入一定量的CO2
    B.加入一定量的粉狀碳酸鈣
    C.適當縮小容器的體積
    D.加入合適的催化劑
    (3)NOx的排放主要來自于汽車尾氣,有人利用反應C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g)△H=-34.0kJ?mol-1,用活性炭對NO進行吸附。已知在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體,保持恒壓測得NO的轉化率隨溫度的變化如圖所示。由圖可知,1050K后反應中NO的轉化率隨溫度升高而減小,其原因為
     
    ;在1100K時,N2的體積分數(shù)為
     

    (4)用碘水可吸收SO2,其中I2可進行反應H2(g)+I2(g)?2HI(g)△H<0達平衡后,降低溫度,平衡可能逆向移動,可能的原因是
     
    。
    (5)為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染,需給汽車安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發(fā)生反應2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)△H=-746.8kJ?mol-1,生成無毒的N2和CO2。實驗測得,v=k?c2(NO)?c2(CO),v=k?c(N2)?c2(CO2)(k、k為速率常數(shù),只與溫度有關)。
    ①達到平衡后,僅升高溫度,k增大的倍數(shù)
     
    (填“>”、“<”或“=”)k增大的倍數(shù)。
    ②若在1L的密閉容器中充入1mol CO和1mol NO,在一定溫度下達到平衡時,CO的轉化率為40%,則
    k
    k
    =
     
    。(算出具體數(shù)值,保留2位有效數(shù)字)

    發(fā)布:2024/10/31 8:0:1組卷:16引用:1難度:0.5
  • 2.木炭、活性炭、炭黑、焦炭是由石墨的微小晶體和少量雜質構成的,均屬混合物。沒有固定的幾何外形,所以稱為無定形碳,在工業(yè)上有著重要用途。回答下列問題:
    菁優(yōu)網
    (1)木炭與硫黃、火硝(硝酸鉀)按一定比例混合即為黑火藥。黑火藥爆炸時生成硫化鉀、氮氣和二氧化碳。黑火藥爆炸的化學方程式為
     
    。若有15g木炭參加反應,轉移電子數(shù)為
     
    。
    (2)工業(yè)上的炭黑是由烴類裂解而制得的高度分散性的黑色粉末狀物質。
    ①已知幾個反應的熱化學方程式:
    C(s)+O2 (g)═CO2(g)△H1=-393.5kJ?mol-1
    2H2(g)+O2 (g)═2H2O(1)△H2=-571.6kJ?mol-1
    CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(1)△H3=-890.3kJ?mol-1
    則由天然氣生產炭黑的熱化學方程式為
     
    。
    ②如圖1是溫度對天然氣生產炭黑轉化率的影響,下列有關說法正確的是
     
    。
    A.甲烷裂解屬于吸熱反應
    B.增大體系壓強,能提高甲烷的轉化率
    C.在反應體系中加催化劑,反應速率增大
    D.升高溫度,該反應的平衡常數(shù)減小
    (3)活性炭可以用來凈化氣體和液體。
    ①用活性炭還原氮氧化物,可防止空氣污染。向1L密閉容器加入一定量的活性炭和NO,某溫度下發(fā)生反應C(s)+2NO(g)═N2(g)+CO2(g),測得不同時間內各物質的物質的量如下表:
    物質的量/mol
    時間/min
    NO N2 CO2
    0 0.200 0 0
    10 0.116 0.042 0.042
    20 0.080 0.060 0.060
    30 0.080 0.060 0.060
    此溫度下,該反應的平衡常數(shù)K=
     
     (保留兩位小數(shù))。10~20min內,NO的平均反應速率為
     
    ;若30min后升高溫度,達到新平衡時,容器中c(NO):c(N2):c(CO2)=2:1:1,則該反應的△H
     
    0(填“>”、“<”或“=”)。
    ②活性炭和鐵屑混合可用于處理水中污染物。在相同條件下,測量總質量相同、鐵的質量分數(shù)不同的鐵炭混合物對水中Cu2+和Pb2+的去除率,結果如圖2所示。當混合物中鐵的質量分數(shù)為0時,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是
     
    ;當混合物中鐵的質量分數(shù)大于50%時,隨著鐵的質量分數(shù)的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是
     

    發(fā)布:2024/10/31 8:0:1組卷:2引用:1難度:0.6
  • 3.鉛具有優(yōu)秀的機械加工性能,可以制備各種性能優(yōu)良的合金。廣泛用于電池制造、機械、船舶工業(yè)、以及放射性防護等領域。
    (1)鉛的主要礦藏形式是方鉛礦(PbS)利用其冶煉鉛的反應過程如下:
    2PbS(s)+3O2(g)═2PbO(s)+2SO2(g)△H=akJ?mol-1
    PbS(s)+2O2(g)═PbSO4(s)△H=bkJ?mol-1
    PbS(s)+2PbO(s)═3Pb(s)+SO2(g)△H=ckJ?mol-1
    則利用方鉛礦和鉛礬礦(主要成分為 PbSO4)冶煉鉛并生產一種可能造成酸雨的氣體的熱化 學方程式為
     
    。
    (2)鉛也可以采用熱還原法冶煉:PbO(s)+CO(g )?Pb(s)+CO2(g)△H=d kJ?mol-1,已知該反應的平衡常數(shù)和溫度的關系如表:
    溫度/℃ 300 727 1227
    K 106.2 631 17.4
    ①d
     
    0(填>、<或=)
    ②已知某溫度下 K=10,向密閉容器中加入足量的 Pb 和一定量的 CO2 平衡時,混合氣 體中 CO  的體積分數(shù)為
     

    (3)新型液流式鉛蓄電池以可溶的甲基磺酸鉛為電解質,電池總反應:
    Pb+PbO2+4H+
    放電
    充電
    2Pb2++2H2O
    下列關于該電池的說法正確的是
     

    a.充放電時,溶液中 Pb2+濃度保持不變
    b.放電時,溶液中 H+向 PbO2極區(qū)移動
    c.放電時的負極反應式為:Pb-2e-═Pb2+
    d.充電時的陽極反應式為:Pb2++4OH--2e-═PbO+2H2O
    (4)河流、湖泊中的鉛污染日益被人們重視。已知常溫下 Pb 元素在水中的各種存在形式 物質的量分數(shù) α 和溶液 pH 的關系如圖所示:
    菁優(yōu)網
    向醋酸鉛溶液中逐滴滴加氫氧化鈉溶液至 pH=13時的主要離子反應方程式是
     
    ,其平衡常數(shù)數(shù)值為
     
    。

    發(fā)布:2024/11/1 8:0:2組卷:29引用:1難度:0.2
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