为减少CO2对环境的影响,在限制其排放量的同时,应加强对CO2创新利用的研究。最近科掌家提出“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如下:
(1)请写出上述流程中分解池中发生反应的化学方程式 。
(2)在合成塔中,若有2.2kgCO2与足量H2恰好完全反应,生成气态的水、甲醇,可放出2473.5kJ的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式 。
(3)若在体积为2L的密闭容器中,充入2molCO2和6rnolH2,一定条件下发生上述反应,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到平衡,v(H2)= ;氢气的转化率 ;能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的措施有 。
(4)某同学用测定法测定含有较高浓度CO2的空气中CO2的含量,经查得一些物质在20℃的数据如下表。
吸收CO2最合适的试剂是____ (填“Ca(OH)2”或“Ba(OH)2”)溶液,实验时除需要测定工业废气的体积(折算成标准状况)外,还需要测定____。
(5)“绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利用”,上述流程中能体现“循环利用”的除碳酸钾溶液外,还包括 。
(6)常温下,0.1 mol/L KHCO。溶液的pH大于8,则溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为:_ ___。
(10分)化合物I是一种药物合成中间体,与I相关的反应如下:
根据以上信息回答下列问题。
(1)写出A中所含官能团的名称 ;B→C的反应类型是 。
(2)写出D→E的化学方程式 。
(3)工业上用B与O2在催化剂条件下生产环氧乙烷,化学反应方程式为 。
(4)实验室取1.96g G完全燃烧,将燃烧产物通过碱石灰,碱石灰质量增加4.68g;若将燃烧产物通过浓硫酸,浓硫酸的质量增加0.72g。G的分子式是 。
(5)已知化合物I分子式中碳原子数为13,则化合物H的结构简式是 。
(15分)Ⅰ.施莱辛(Schlesinger)等人提出可用NaBH4与水反应制取氢气:BH4- + 2H2O ="=" BO2- + 4H2↑(反应实质为水电离出来的H+被还原)。研究表明,该反应生成H2的速率受外界条件影响,下表为pH和温度对NaBH4半衰期的影响(半衰期是指反应过程中,某物质的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间)。
体系 pH |
不同温度下的半衰期(min) |
|||
0℃ |
25℃ |
50℃ |
75℃ |
|
8 |
4.32×100 |
6.19×10-1 |
8.64×10-2 |
1.22×10-2 |
10 |
4.32×102 |
6.19×101 |
8.64×100 |
1.22×100 |
12 |
4.32×104 |
6.19×103 |
8.64×102 |
1.22×102 |
14 |
4.32×106 |
6.19×105 |
8.64×104 |
1.22×104 |
(1)已知NaBH4与水反应后所得溶液显碱性,用离子方程式表示出溶液显碱性的原因 ,溶液中各离子浓度大小关系为 。
(2)从上表可知,温度对NaBH4与水反应速率产生怎样的影响? 。
(3)反应体系的pH为何会对NaBH4与水反应的反应速率产生影响? 。
Ⅱ.肼(N2H4)又称联氨,常温下是一种无色油状液体,沸点为113.5℃。肼和氧气在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图)。
温度较低时主要反应①:N2H4 + O2 N2 + 2H2O
温度较高时主要反应②:N2H4 + 2O22NO + 2H2O
不考虑其他反应,完成下列填空:
(4)若反应①在250℃时的平衡常数为K1,350℃时的平常数为K2,
则K1 K2(填“>”、“<”或“=”)。
(5)反应于1100℃时达到平衡后,下列措施能使容器中增大的有 (填字母序号)。
A.恒容条件下,充入He气 B.增大容器体积
C.恒容条件下,充入N2H4 D.使用催化剂
(6)若将n mol肼和2n molO2充入某容积为n L的刚性容器中,在800℃和一定压强、合适催化剂的作用下,反应①和②同时达到平衡,实验测得N2的产率x,NO的产率为y,则该条件下反应②的平衡常数K= (用x、y的代数式表示,不必化简)。
(10分)有机玻璃(PMMA)成分为聚甲基丙烯酸甲酯,因其透光性好、性能优良、价格低廉,广泛应用于商业,轻工、建筑、化工等方面,甚至人工角膜也是有机玻璃。其单体的结构和工业合成路线如图所示。
已知:(1)
(2)
请回答下列问题:
(1)写出B中官能团名称 ,PMMA的结构简式 。
(2)判断D→E的反应类型 。
(3)写出E+F→G的化学反应方程式 。
(4)写出C的一种能与新制氢氧化铜反应的同分异构体 。
(15分)碳酸二甲酯(DMC)是一种近年来受到广泛关注的环保型绿色化工产品。在催化剂作用下,可由甲醇和CO2直接合成DMC:CO2 + 2CH3OH → CO(OCH3)2 + H2O,但甲醇转化率通常不会超过1%是制约该反应走向工业化的主要原因。某研究小组在其他条件不变的情况下,通过研究温度、反应时间、催化剂用量分别对转化数(TON)的影响来评价催化剂的催化效果。计算公式为:。
(1)已知25℃时,甲醇和DMC的标准燃烧热分别为△H1和△H2,则上述反应在25℃时的焓变△H3= 。
(2)根据反应温度对TON的影响图(下左图)判断该反应的焓变△H______0(填“>”、“=”或“<”),理由是________________________________。
(3)根据反应时间对TON的影响图(上中图),已知溶液总体积10mL,反应起始时甲醇0.25mol,催化剂0.6×10—5 mol,计算该温度下,4~7 h内DMC的平均反应速率:________;计算10 h时,甲醇的转化率:________。
(4)根据该研究小组的实验及催化剂用量对TON的影响图(上右图),判断下列说法正确的是 。
a.由甲醇和CO2直接合成DMC,可以利用价廉易得的甲醇把影响环境的温室气体CO2转化为资源,在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义
b.在反应体系中添加合适的脱水剂,将提高该反应的TON
c.当催化剂用量低于1.2×10—5 mol时,随着催化剂用量的增加,甲醇的平衡转化率显著提高
d.当催化剂用量高于1.2×10—5 mol时,随着催化剂用量的增加,DMC的产率反而急剧下降
Ⅰ.A、B、C、D、E、F是短周期元素组成的中学常见的物质,它们的转化关系如图所示(部分反应条件略去):
(1)若所有转化都是非氧化还原反应,B、D、E含有同种金属元素,F为强碱(部分产物略去),则B+D→E的离子方程式为 ,C为同周期元素构成的1∶1型化合物,则C的电子式为 。
(2)若A、D、F为单质,B、C、E为化合物,B为两种非金属元素所组成的化合物,则E的化学式为 ,A+B→C+D的化学方程式为 。
Ⅱ.(共10分)白色固体X(仅含四种元素),在造纸工业中用作木质素脱除剂,纺织工业中用作人造纤维的稳定剂,电子工业中制造光敏电阻,食品工业中用作抗氧化剂。某研究小组为了探究X的组成和性质,设计并完成了如下实验:
另取25.20gX在惰性气流中加热,低于150℃时得到12.60g固体,温度高于150℃时完全分解得到1.95g固体Y和10.65g固体Z。请回答下列问题:
(1)X的化学式为 ,固体Y的电子式 。温度高于150℃时完全分解得到固体Y和固体Z的化学方程式为 。
(2)固体Y的水溶液,露置于空气中会有什么现象产生。写出发生该现象的化学方程式: 。
(3)一定条件下,固体Z与木炭混和加强热能发生氧化还原反应,写出其可能的氧化还原反应方程式 ;并设计实验方案验证该反应生成的固体产物 。