(14分) 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)
反应II: CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)
上述反应符合“原子经济”原则的是 (填“I”或“Ⅱ”)。
(2)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH =-1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH =-566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44.0 kJ/mol
则CH3OH(l)+ O2(g) = CO(g) + 2H2O(l) ΔH=
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如下左图所示的电池装置。
① 该电池负极的电极反应为 。
② 工作一段时间后,测得溶液的pH (填增大、不变、减小)。
③用该电池作电源,组成如下右图所示装置(a、b、c、d均为石墨电极),甲容器装250mL0.04mol/LCuSO4溶液,乙容器装300mL饱和NaCl溶液,写出c电极的电极反应 ,常温下,当300mL乙溶液的pH为13时,断开电源,则在甲醇电池中消耗O2的体积为 mL(标准状况) ,电解后向甲中加入适量下列某一种物质,可以使溶液恢复到原来状态,该物质是 (填写编号) 。
A.CuO | B.CuCO3 | C.Cu(OH)2 | D.Cu2(OH)2CO3 |
选考题[选修3:物质结构与性质]现有属于前四周期的A、B、C、D、E、F、G七种元素,原子序数依次增大,A元素的价电子构型为nsnnpn+1,C元素为最活泼的非金属元素,D元素核外有三个电子层,最外层电子数是核外电子总数的1/6,E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态,F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,G元素与B元素位于同一主族,其外围电子排布是4s24p4,被科学家称为人体微量元素中的“防癌之王”。
(1)A元素的第一电离能________B元素的第一电离能(填“<”“>”或“=”),A、B、C三种元素电负性由小到大的顺序为________(用元素符号表示)。
(2)D元素原子的价电子排布式是________。
(3)C元素的电子排布图为________;E3+的离子符号为________。
(4)F元素符号为________,其基态原子的电子排布式为________。G元素的名称是________。
化工厂的联合生产可以提高资源的利用率,有效减少环境污染,某化工集团将钛的生产和氯碱工业及甲醇生产联合起来,其主要工艺如下:
(1)工业电解饱和食盐水的化学方程式为________,其阳极产物为________(填化学式)。
(2)上述工艺流程中钛铁矿在高温条件下经过氯化法得到四氯化钛的化学方程式为________。
(3)已知:① Mg(s) + Cl2(g) = MgCl2(s)△H =" -641" kJ·mol-1
② Ti(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(s)△H =" -770" kJ·mol-1
则 2Mg(s) + TiCl4(g) = MgCl2(s) + Ti(s)△H = ________。
(4)在25℃、101kPa条件下,1 g液态甲醇(CH3OH)燃烧生成CO2和液态水时放热22.7 kJ,则表示甲醇燃烧的热化学方程式为:________________________________________。
请根据所学化学知识回答下列问题:
(1)氯化铁溶液蒸干并灼烧后得到的固体物质的化学式是________。
(2)在浓度均为0.1 mol/L的①CH3COONH4②NH4HSO4③NH3.H2O④(NH4)2SO4四种溶液中,NH4+浓度由大到小的顺序为________(用代号表示)。
(3)25时,某浓度的CH3COONa溶液呈碱性的原因是________(用离子方程式表示),溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序是________。
(4)某温度下,蒸馏水的pH = 6,氢氧化物R(OH)2的Ksp = 1×10-13,则R2+沉淀完全时,溶液的pH为_______。
氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。
(1)氢气的燃烧热值高,H2(g) +1/2 O2(g) = H2O (g)△H =" -241.8" kJ·mol-1
化学键 |
H-H |
O=O |
O-H |
键能(kJ·mol-1) |
X |
496.4 |
463 |
请根据相关数据计算:H-H的键能X = ________kJ·mol-1。
(2)根据现代工业技术可以用H和CO反应来生产燃料甲醇,其反应方程式如下:
CO2(g) + H2(g) = H2O + CH3OH(g)△H =" -49.00" kJ·mol-1
一定温度下,在体积为1 L的密闭容器中充入1.00 mol CO2和3.00 mol H2,测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化如图所示。
①能说明该反应已达平衡状态的是________(填代号)。
A.CO2在混合气体中的体积分数保持不变
B.单位时间内每消耗1.2 mol H2,同时生成0.4 mol H2O
C.混合气体平均相对分子质量不随时间的变化而变化
D.反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度比为1:1,且保持不变
②从反应开始到平衡的平均反应速率v(H2) = ________,达到平衡时氢气的转化率为________。
③该温度下的平衡常数为________(小数点后保留2位)。
④下列的条件一定能加快反应速率并且提高H2转化率的是________(填代号)。
A.升高反应温度
B.缩小容器的体积
C.保持容器体积不变,充入稀有气体
D.保持容器体积不变,充入CO2气体
填写计算结果:
(1)含个分子的CO中,
。
(2)的
=。
(3)在标准状况下的
。
(4)5L溶液中所含
的
。
(5)某二价金属氯化物(
)中含有
,则A的相对原子质量=。