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1、填空题 (共16分)近年来对CO2的有效控制及其高效利用的研究正引起全球广泛关注。据中国化工报报道,美国科学家发现了一种新的可将CO2转化为甲醇的高活性催化体系,比目前工业使用的常见催化剂快近90倍。由CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下:
反应Ⅰ: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H 1=-49.58 kJ?mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H 2
反应Ⅲ: CO(g)+2 H2(g)CH3OH(g) △H 3=-90.77 kJ?mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的△H 2= ,反应Ⅲ自发进行条件是 (填“较低温”、“较高温”或“任何温度”)。
(2)在一定条件下2L恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2仅发生反应Ⅰ,实验测得在不同反应物起始投入量下,反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线,如下图所示。
①据图可知,若要使CO2的平衡转化率大于40%,以下条件中最合适的是 ;
A.n(H2)=3mol,n(CO2)=1.5mol; 650K
B.n(H2)=3mol,n(CO2)=1.7mol;550K
C.n(H2)=3mol,n(CO2)=1.9mol; 650K
D.n(H2)=3mol,n(CO2)=2.5mol;550K
②在温度为500K的条件下,充入3mol H2和1.5mol CO2,该反应10min时达到平衡:
a.用H2表示该反应的速率为 ;
b.该温度下,反应I的平衡常数K= ;
c.在此条件下,系统中CH3OH的浓度随反应时间的变化趋势如图所示,当反应时间达到3min时,迅速将体系温度升至600K,请在图中画出3~10min内容器中CH3OH浓度的变化趋势曲线:
(3)某研究小组将一定量的H2和CO2充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂(发生反应I、Ⅱ、
Ⅲ),测得了不同温度下体系达到平衡时CO2的转化率(a)及CH3OH的产率(b),如图所示,请回答问题:
①该反应达到平衡后,为同时提高反应速率和甲醇的生成量,以下措施一定可行的是 (选填编号)。
A.改用高效催化剂
B.升高温度
C.缩小容器体积
D.分离出甲醇
E.增加CO2的浓度
②据图可知当温度高于260℃后,CO的浓度随着温度的升高而 (填“增大”、“减小”、“不变”或“无法判断”),其原因是 。
2、选择题 胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得:101 kPa时,
1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量;1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出
890.3 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是
[? ]
A.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l);ΔH=+890.3 kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g);ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g) ====2H2O(l);ΔH=-285.8 kJ·mol-1
3、填空题 甲硅烷(SiH4)是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃。
(1 )甲硅烷中含有的化学键是_________ ,其在固态时属于______ 晶体。
(2 )已知室温下1 g 甲硅烷自燃生成SiO2和水放出热量44.6 kJ ,则其热化学方程式为_________ 。
4、填空题 (4分)已知25℃、101kpa时,CH3OH(l)的燃烧热为726.5 KJ/mol。
⑴写出该条件下CH3OH(l)完全燃烧的热化学方程式: 。
⑵已知有关反应的能量变化如下图,则反应CH4+H2O(g)CO+3H2的焓变△H=_______。
5、填空题 短周期元素A、X、D、E、R、T原子序数依次增大,原子结构及性质如表所示:
元素
| 结构及性质
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A
| A的原子半径最小
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X
| X原子最外层电子数是次外层的两倍
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D
| D是短周期中金属性最强的元素
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E
| E的最高价氧化物对应水化物是一种常见的两性氢氧化物
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R
| R与X同主族
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T
| T的负一价阴离子的核外电子排布与Ar原子相同
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(1)R元素在周期表的位置是 ,化合物DT中存在的化学键是 。
(2)写出E单质与NaOH溶液反应的离子方程式 。
(3)1g X2A4 完全燃烧,恢复到常温时放出a kJ的热量,写出X2A4完全燃烧的热化学方程式 。
(4)RT4极易水解生成两种酸,写出该反应的化学方程式 。
(5)已知某温度下T的某一元含氧酸的Ka = 4.0×10-8,若一定浓度该酸的pH=4,则此溶液的物质的量浓度为 。