(本题共8分)
水煤气法制甲醇工艺流程框图如下
(注:除去水蒸气后的水煤气含55~59%的H2,15~18%的CO,11~13%的CO2,少量的H2S、CH4,除去H2S后,可采用催化或非催化转化技术,将CH4转化成CO,得到CO、CO2和H2的混合气体,是理想的合成甲醇原料气,即可进行甲醇合成)
(1)制水煤气的主要化学反应方程式为:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),此反应是吸热反应。①此反应的化学平衡常数表达式为 ;
②下列能提高碳的平衡转化率的措施是 。
A.加入C(s) | B.加入H2O(g) | C.升高温度 | D.增大压强 |
(2)将CH4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为:
CH4 (g)+3/2O2 (g)CO (g)+2H2O (g) +519KJ。工业上要选择合适的催化剂,分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同)
① X在T1℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
② Y在T2℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
③ Z在T3℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍;
已知:T1>T2>T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 (填“X”或“Y”或“Z”),选择的理由是 。
(3)合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔,在催化剂作用下,进行甲醇合成,主要反应是:2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)+181.6kJ。T4℃下此反应的平衡常数为160。此温度下,在密闭容器中加入CO、H2,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 |
H2 |
CO |
CH3OH |
浓度/(mol·L-1) |
0.2 |
0.1 |
0.4 |
①比较此时正、逆反应速率的大小:v正 v逆(填“>”、“<”或“=”)。
②若加入同样多的CO、H2,在T5℃反应,10 min后达到平衡,此时c(H2)=0.4 mol·L-1、c(CO)=0.7 mol·L-1、则该时间内反应速率v(CH3OH) = mol·(L·min)-1。
(4)生产过程中,合成气要进行循环,其目的是 。
《茉莉花》是一首脍炙人口的江苏民歌.茉莉花香气的成分有多种,是其中的一种,它可以从茉莉花中提取,也可以用甲苯和
乙醇为原料进行人工合成.一种合成路线如下:
(1)写出反应①的化学方程式:__________________________________________.
(2)反应③的反应类型为______________________________________________.
(3)反应________(填序号)原子的理论利用率为100%,符合绿色化学的要求.
(4)C的结构简式为__________________________________________________,
C通常有三种不同类别的芳香族同分异构体,试写出另两种不同类别的同分异构体的结构简式(各写一种)________________________________.
由E( )转化为对甲基苯乙炔
()的一条合成路线如下:
(G为相对分子质量为118的烃)
(1)写出G的结构简式:____________________.
(2)写出①~④步反应所加试剂,反应条件和①~③步反应类型:
序号 |
所加试剂及反应条件 |
反应类型 |
① |
||
② |
||
③ |
||
④ |
是一种医药中间体,常用来制备抗凝血药,
可通过下列路线合成:
(1)A与银氨溶液反应有银镜生成,则A的结构简式是____________________.
(2)B→C的反应类型是________________________.
(3)E的结构简式是________________________.
(4)写出F和过量NaOH溶液共热时反应的化学方程式:________________________________________________________________________.
(5)下列关于G的说法正确的是________.
a.能与溴单质反应
b.能与金属钠反应
c.1 mol G最多能和3 mol氢气反应
d.分子式是C9H6O3
有机化合物A~H的转换关系如下图所示:
请回答下列问题:
(1)链烃A有支链且只有一个官能团,其相对分子质量在65~75之间,1 mol A完全燃烧消耗7 mol 氧气,则A的结构简式是________,名称是________.
(2)在特定催化剂作用下,A与等物质的量的H2反应生成E,由E转化为F的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)G与金属钠反应能放出气体,由G转化为H的化学方程式是________________________________________________________________________.
(4)①的反应类型是________;③的反应类型是________.
(5)链烃B是A的同分异构体,分子中的所有碳原子共平面,其催化氢化产物为正戊烷,写出B所有可能的结构简式______________________.
(6)C也是A的一种同分异构体,它的一氯代物只有一种(不考虑立体异构),则C的结构简式为________.
已知:①有机物X的相对分子质量小于180,其中氧的质量分数约为49.4%,②1 mol X在稀硫酸中发生水解反应生成2 mol 甲醇和1 mol A,③X中没有支链.④有机物X、A物质能发生如下图转化关系,E为高分子的化合物,B为环状结构.
根据以上信息填写下列空白:
(1)1个X分子中,含有________个氧原子,X不可能发生的反应有________(填序号)
①加成反应 ②酯化反应 ③氧化反应 ④消去反应
(2)A分子中的官能团是(写名称)________,A的摩尔质量是________.
(3)写出④的化学方程式____________________________________________.
(4)有机物“C8H8O8”因分子组成中含有三个国人心目中的吉利数字“8”而被称为“吉利分子”.由A转化而生成的“吉利分子”有多种不同的环状结构,写出其中的含一个六元环的有机物B结构简式________________.
(5)一定量的A物质与乙醇的混合物完全燃烧生成27 g水和V L CO2(标准状况),则等物质的量该混合物完全燃烧消耗O2的物质的量为________.