能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH1
反应II: CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2
右图是反应I反应过程中的能量变化曲线。
(1)由右图可知反应I为 反应(选填”吸热、放热”),反应热△H1=
(2)反应I在一定体积的密闭容器中进行,能判断其是否达到化学平衡状态的依据是 。
A.容器中压强不变 | B.混合气体中c(CO)不变 |
C.v正(H2)=v逆(CH3OH) | D.c(CO)=c(CH3OH) |
(3)图中曲线 表示使用催化剂时反应的能量变化。
(4)一定条件下,向体积为2 L的密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2,一段时间后达到平衡状态,测得CH3OH(g)的物质的量为1mol,则此条件下该反应的化学平衡常数数
K值= (用分数表示),若开始时充入2 mol CH3OH(g) 和2 mol H2O(g)达到相同平衡时CH3OH的转化率为 ,若平衡后在充入4 mol的N2,则C(CO2)是 。
(5)从绿色化学的角度比较上述两种方法,符合原子经济的是 。(填“I” 或“II”)
氮是地球上极为丰富的元素。
(1)Li3N晶体中氮以N3-存在,基态N3-的核外电子排布式为。
(2)X+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,它与N3-形成的晶体结构如图所示。X的元素符号是,与同一个N3-相连的X+有个。
(1)A元素的负一价离子和B元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同,A的离子结构示意图为,B元素名称为;
(2)C元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子,只有一个未成对电子,C的元素基态原子的外围电子排布式为.
(3)D元素的原子序数为33,该元素原子的核外电子共有种不同的运动状态,此元素原子的核外电子排布式是
(4)N≡N的键能为942kJ·mol-1,N—N单键的键能为247kJ·mol-1,通过计算说明N2中的键更稳定(填“σ”或“π”)。
(5)下列4种物质熔、沸点由高到低排列为(填序号).
①金刚石②晶体锗③晶体硅④金刚砂
(12分)下表是元素周期表的一部分,所列字母分别代表一种元素:
(1)q元素位于周期表中________区。
(2)下列有关说法正确的是________(填字母)。
A.b、c、d元素的电负性逐渐增大 |
B.f、g、h元素的第一电离能逐渐增大 |
C.md2与bd2的化学性质类似,都是极性分子 |
D.f、g分别与e组成的物质的晶格能,前者比后者低 |
E. a、b和d以原子个数比2∶1∶1构成的最简单化合物分子中σ键和π键的个数比为3∶1
F. ae熔沸点高于an,是因为ae分子内共价键键能大于an
(3)mdn2是一种很重要的化学试剂,可以作为氯化剂和脱水剂。该分子的几何构型是________;中心原子采取________杂化方式。
(4)pe2晶胞如右图所示,该晶体中e-离子的配位数为________;该晶体中p2+所采用堆积方式如下图中的________(填“a”或“b”)。
(14分)钢铁生产中的尾气易造成环境污染,清洁生产工艺可消减污染源并充分利用。已知:
① Fe2O3(s)+3CO(g)Fe(s)+3CO2(g);ΔH=-25 kJ/mol
② 3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g);ΔH=-47 kJ/mol
③ Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g);ΔH=+17 kJ/mol
(1) 试计算反应:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的ΔH=________。
(2) 已知1 092 ℃时(1)中反应的平衡常数为0.35,在1 L的密闭容器中,投入7.2 g FeO和0.1 mol CO加热到1 092 ℃并保持该温度,反应在t1时达平衡。
① t1时反应达平衡后,CO气体的体积分数为________。
② 反应(1)在一定条件下达到平衡,则下列叙述表明该反应已经达到平衡状态的是_____(填字母)。
A.混合气体的密度不变 B.CO的浓度不再改变
C.v(CO)正=v(CO2)逆 D.容器内总压强不变
(3) 含铁元素的高铁酸钾(K2FeO4)是一种优良的水处理剂。
① K2FeO4溶于水是一个可逆的过程,放出一种无色无味气体。其杀菌消毒、净化吸附水中的悬浮杂质的原理可用离子方程式表示为__________________。
② FeO在水溶液中的存在形态如右图所示,纵坐标表示分数分布。则下列说法不正确的是________(填字母)。
A.不论溶液酸碱性如何变化,铁元素都有4种存在形态
B.向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH=2,HFeO的分布分数逐渐增大
C. 向pH=6的这种溶液中加KOH溶液,发生反应的离子方程式为HFeO+OH-===FeO
+H2O
③ 高铁酸钾还可制作充电电池,原理为: 3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
该电池充电时阳极电极反应式为____。
④ 将适量K2FeO4溶解于pH=4.74的溶液中,配制成c(FeO)=1.0 mmol/L的试样,将试样分别置于20 ℃、30 ℃、40 ℃和60 ℃的恒温水浴中,测定c(FeO
)的变化,结果见右图。该操作的目的是__________________。
(15分)下图是一种治疗关节炎止痛药(F)的传统合成法路线图:
回答下列问题:
(1) A→B的化学方程式为________________。
(2) C分子中手性碳原子数目为________;D→E的反应类型为________。
(3) E在酸性条件下发生水解反应生成F和无机盐,该无机盐中的阳离子为________。
(4) 比F少5个碳原子的同系物X有多种同分异构体,其中满足下列条件的X的同分异构体结构简式为(写出任意一种)________。
① 属于芳香族化合物;② 苯环上只有1个取代基;③ 属于酯类物质。
(5)改良法合成该关节炎止痛药(F)是以2甲基-1-丙醇、苯为原料合成的,产率和原子利用率都比较高。试写出改良法合成该关节炎止痛药(F)的合成路线图(乙酸酐和其他无机试剂任选)。合成路线流程图示例如下:
CH3CH2OHCH2==CH2
BrCH2CH2Br