(14分)乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料,工业生产乙醇的一种反应原理为:2CO(g)+4H2 (g) CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=—256.1kJ·mol—1。
已知:H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol—1
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=—41.2kJ·mol—1
⑴以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成乙醇,其热化学方程式如下:
2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(l) △H= 。
⑵CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4+H2OCO+3H2,该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表:
温度/℃ |
800 |
1000 |
1200 |
1400 |
平衡常数 |
0.45 |
1.92 |
276.5 |
1771.5 |
①该反应是_____反应(填“吸热”或“放热”);
②T℃时,向1L密闭容器中投入1molCH4和1mol H2O(g),平衡时c(CH4)=0.5mol·L—1,该温度下反应CH4+H2OCO+3H2的平衡常数K= 。
⑶汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5 为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图。
①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为 ;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制的最佳温度在 左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。写出CH4与NO2发生反应的化学方程式: 。
⑷乙醇-空气燃料电池中使用的电解质是搀杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2—离子。该电池负极的电极反应式为 。
有机物A~F存在如下转化关系,A的化合物的水溶液呈弱酸性,A、C分子中含C、H两元素的质量分数和均为85
.19%,相对分子质量均为108。F含两个环且有一个对位甲基。
请回答下列问题:
(1)写出化合物A的分子式____________,B的结构简式________________。
(2)与C具有相同环的同分异构体共有_____________(含C)种,请写出其中两种不同类别有机物的结构简式(除C外)__________________、______________________。
(3)A中处于同一平面上的原子最多有__________个。
(4)写出F的结构简式____________________。
(5)写出反应④的化学方程式_________________________________
A、B、C、D、E、F六种短周期元素,它们的原子序数依次增大。A原子核内无中子;A和E、D和F分别同主族,且B与D最外层电子数之比为2:3。试回答下列问题:
(1)E元素在周期表中的位置是;
(2)已知101KPa时,A单质的燃烧热为285.8kJ/m01,请写出A单质完全燃烧生成液态水时的热化学方程式:;
(3)E单质在足量D单质中燃烧生成的化合物的电子式是;
(4)化合物X、Y均由A、D、E、F四种元素组成。
①X、Y均属于化合物(填“离子”或“共价”):
②X与Y的水溶液相混合发生反应的离子方程式为;
(5)化合物E2F的水溶液中滴入双氧水和稀硫酸,加热,有单质生成。其离子反应方程式为:。
(15分)高聚物E是常见的一次性塑料包装袋的主要成分,它的合成路线如下:
请回答下列问题:
(1)已知:烃A的蒸气对氢气的相对密度为39,则A的最简式为 ▲。
(2)由A生成B的反应类型是 ▲;写出由C生成D的方程式 ▲。
(3)已知化合物G(C8H6O4)是B的一种同分异构体与酸性高锰酸钾溶液反应后的产物,G的核磁共振氢谱有两组峰,且峰面积比为l:2,写出G的结构简式 ▲。
(4)在F的同分异构体中,含三个甲基的共有 ▲种。
(5)一次性塑料包装袋给我们生活带来便利的同时也带来了“白色污染”。最近我国科学院以麦芽为原料,研制出的一种新型高分子可降解塑料――聚丁内酯(其结构: ),它可代替高聚物E,以减少“白色污染”。聚丁内酯可用环丁内酯开环聚合而成,其工业生产方法和降解原理如下:
①写出环丁内酯的结构简式: ▲;
②写出图中①的相应化学方程式▲。
③I在一定条件下可以合成一种重要化工原料J:
写出由I合成J的路线流程图(无机试剂任选)。
合成路线流程图书写示例如下:
随着信息产业的高速发展和家用电器的普及,我国印刷电路板(PCB)的生产呈现急剧增长之势。废旧电路板的增多给我们带来了环境问题,目前我们台州大多采用32%~35%的FeCl3溶液溶解印刷线路板上的金属铜,从而进行对铜的回收和利用。经分析腐蚀废液中主要含有HCl 、FeCl2和CuCl2等溶质。
(1)用32%~35%的FeCl3溶液溶解印刷线路板上的金属铜的原理是
(用离子方程式表示): ▲。
(2)工业上有多种回收腐蚀废液中铜的方法,下面是常用的两种方法:
Ⅰ、电化学方法回收腐蚀废液中铜,则阳极(石墨)上的电极反应式为: ▲。
Ⅱ、工业上也可以用铁粉回收腐蚀废液中的铜:
①用铁粉回收铜的实验操作为▲。
②科学家对铁置换铜工艺的研究如下:
分别用还原铁粉、废铁屑和废铁屑在超声波粉碎处理下置换铜,将置换出的铜粉放入250mL烧杯中,加入120mL 1.5 mol·L-1的硫酸,水浴加热,控制温度在70 ℃,搅拌,在10、20、30、40、50、60min时,分别用吸管移取0.5g左右的铜于试管内,将上层清液倒回小烧杯中,用蒸馏水洗净试样,过滤,在105℃烘箱中烘干后测定铜粉中铁的含量。其结果如图所示。
已知a表示用还原铁粉置换铜的除铁效果,b表示用废铁屑置换铜的除铁效果,c表示用废铁屑在超声波下置换铜的除铁效果,你认为除铁效果最好的是 ▲(填a、b或c),其原因是 ▲。
(3)工业上也可用腐蚀废液生成CuCl2·2H2O,从而进行对废液的利用,其工艺流程如下:
已知:pH ≥9.6时,Fe2+以Fe(OH)2的形式完全沉淀;pH ≥6.4时,Cu2+以Cu(OH)2的形式完全沉淀;pH在3~4时,Fe3+以Fe(OH)3的形式完全沉淀。
①试剂A最好应选用 ▲。
a.浓硫酸 b.Cl2c.NaClO d.NaOH溶液
理由是 ▲。
②分析有关物质的溶解度曲线(如下图),为了获得CuCl2·2H2O晶体,对滤液B进行的操作是: ▲、 ▲,过滤得到产品。
③测定CuCl2·2H2O产品的质量分数可按下法:取2.000g产品,用水溶解后,加入60.00 mL 0.4000 mol·L-1的KI溶液(足量),充分反应后加入淀粉指示剂,用0.4000 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定,耗去此标准液25.00 mL时,刚好到达滴定终点。
已知:2Cu2++4I-=2CuI↓+I2 I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
此产品中CuCl2·2H2O的质量分数为 ▲。
痛风是关节炎反复发作及产生肾结石为特征的一类疾病,关节炎的原因归结于在关节滑液中形成了尿酸钠(NaUr)晶体,有关平衡如下:
① HUr(尿酸,aq) Ur-(尿酸根,aq) + H+(aq)(37℃时,Ka =4.0×10-6)
②NaUr(s) Ur-(aq) + Na+(aq)
(1)37℃时,0.5 L水中可溶解4.0×10-3 mol尿酸钠,此温度下尿酸钠的Ksp为 ▲。
(2)关节炎发作大都在脚趾和手指的关节处,这说明温度降低时,反应②的Ksp ▲(填“增大”、“减小”或“不变”),生成尿酸钠晶体的反应是 ▲(填“放热”或“吸热”)反应。
(3)37℃时,某病人尿液中尿酸分子和尿酸根离子的总浓度为2.0×10-3 mol·L-1,其中尿酸分子的浓度为4.0×10-4 mol·L-1,该病人尿液的pH为 ▲。
(4)常温下,将0.2 mol·L-1的HUr溶液和0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合,若混合液体积等于两溶液体积之和,则混合液中下列关系正确的是 ▲。
A.c(HUr) > c(Ur-) | B.pH > 7 |
C.c(Na+)=c(HUr)+c(Ur-) | D.2 c(H+)=2 c(OH-)+[c(Ur-) -c(HUr)] |
(5)试根据所学平衡知识说出一种防治关节炎的措施 ▲。
(6)已知如图所示t1时刻在尿酸钠的饱和溶液(晶体充足)中加适量水,试作出V溶解、V沉淀与时间关系的示意图