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
①上述反应符合“原子经济”原则的是 (填“I”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度 |
250℃ |
300℃ |
350℃ |
K |
2.041 |
0.270 |
0.012 |
由表中数据判断ΔH1 0 (填“>”、“=”或“<”)。
③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CH3OH)= 0.8 mol/L,则CO的转化率为 ,此时的温度为 (从上表中选择)。
④恒温、恒容时,下列情况不能说明反应I已经达到化学平衡状态的是________________。a、容器各物质的浓度保持不变; b、容器内压强保持不变;
c、υ(CO)消耗==1/2υ(H2)生成 d 、容器内的密度保持不变
(2)25℃、101kPa时,燃烧16g液体甲醇生成CO2和H2O(l),放出的热量为363.26kJ,写出甲醇燃烧的热化学方程式: 。
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计一个燃料电池电解Na2SO4溶液(图如下)。请根据图示回答下列问题:
①通入甲醇蒸气的电极应为 极(填写“正”或“负”), 该电极上发生的电极反应是 (填字母代号)。
a.2CH3OH —12 e- +3O2 === 2CO2 + 4 H2O
b.CH3OH—6 e- + 8 OH- ="==" CO32- + 6H2O
c.O2 + 2H2O + 4 e- ="==" 4OH-
d.O2— 4 e- + 4H+ ="==" 2H2O
②写出电极A的名称 。写出B电极的电极反应式 。
③当酸性甲醇燃料电池消耗3.36 L 氧气时(折合为标准状况),理论上电解Na2SO4溶液生成气体的总物质的量是 。
(12分)反应aA(g)+bB(g)cC(g)(△H<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在I、II、III阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:
回答问题:
(1)反应的化学方程式中,a:b:c为;
(2)A的平均反应速率vI(A)、vII(A)、vIII(A)从大到小排列次序为;
(3) B的平衡转化率aI(B)、aII(B)、aIII(B)中最小的是,其值是;
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是,采取的措施是;
(5)比较第II阶段反应温度(T1)和第III阶段反应速度(T3)的高低:T2T3
填“>、=、<”判断的理由是;
(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10min后达到新的平衡,请在下图中用曲线表示IV阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C).
(10分)已知A为常见金属,X、Y为常见非金属,X、E、F、G常温下为气体,C为液体,B是一种盐,受热极易分解,在工农业生产中用途较广(如被用作某些电池的电解质)。现用A与石墨作电极,B的浓溶液作电解质,构成原电池。有关物质之间的转化关系如下图:
(注意:其中有些反应的条件及部分生成物被略去)
请填写下列空白:
(1)反应④为A在某种气体中燃烧,生成单质Y和A的氧化物,其反应方程式为。
(2)从D溶液制备D的无水晶体的“操作a”为。
(3)反应②的化学方程式为 。
(4)反应⑤的化学方程为 。
(5)原电池反应①中正极的电极反应为。
(10分)⑴肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知在101kPa时,32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气,放出热量624kJ(25℃时),N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是 。
⑵肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。肼—空气燃料电池放电时:正极的电极反应式是 。
负极的电极反应式是 。
⑶右图是一个电化学过程示意图。
①锌片上发生的电极反应是 。
②假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源,铜片的质量变
化128g,则肼一空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气L
(假设空气中氧气体积含量为20%)
⑷传统制备肼的方法,是以NaClO氧化NH3,制得肼的稀溶液。该反
应的离子方程式 。
(7分)用电石和水反应,产生的乙炔中含有H2S等杂质。某学生拟选用①NaOH溶液、②KMnO4溶液、③CuSO4溶液、④浓HNO3、⑤浓H2SO4中的一种除去H2S杂质,经研究最后他确定选用的溶液是 (填序号),如果没有该试剂,请你用其它试剂代替(写一种化学式) 。选用前者而发生的离子方程式为。但这一方程式所表示的制取原理与一般的情况有所不同,如强制弱、稳定制不稳定、难挥发制易挥发等,请用离子方程式表述将稀盐酸逐滴滴加到NaOH和Na2CO3混合溶液中的变化过程:。
(6分)利用核磁共振技术测定有机物分子的三维结构的研究获得了2002年诺贝尔化学奖。在有机
物分子中,不同氢原子的核磁共振谱中给出的峰值(信号)也不同,根据峰值(信号)可以确定有机物
分子中氢原子的种类和数目。例如乙醚的结构简式为:CH3—CH2—O—CH2—CH3
其核磁共振谱中给出的峰值 (信号)有两个,如下图所示:
(1)下列物质中,其核磁共振氢谱中给出的峰值(信号)只有一个的是
A.CH3CH3 | B.CH3COOH | C.CH3COOCH3 | D.CH3OCH3 |
(2)化合物A和B的分子式都是C2H4Br2,A的核磁共振氢谱图如图所示,则A的结构简式为:_____,请预测B的核磁共振氢谱上有个峰(信号)