甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O为原料,通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100 L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)……Ⅰ。CH4的转化率与温度、压强的关系如下图。
①已知100 ℃压强为p1时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示的平均反应速率为 。
②图中的p1 p2(填“<”“>”或“="”),100" ℃压强为p2时平衡常数为 。
③该反应的ΔH 0(填“<”“>”或“=”)。
(2)在一定条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇: CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH<0 ……Ⅱ
①若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是( )
A.升高温度
B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大
D.再充入1 mol CO和3 mol H2
②为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验表格中。
A.下表中剩余的实验条件数据:a= ;b=
。
B.根据反应Ⅱ的特点,下图是在压强分别为0.1 MPa和5 MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强px= MPa。
| 实验编号 |
T/℃ |
n(CO)/n(H2) |
p/MPa |
| 1 |
150 |
1/3 |
0.1 |
| 2 |
a |
1/3 |
5 |
| 3 |
350 |
b |
5 |
亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效氧化剂和优质漂白剂。一种以氯酸钠(NaClO3)为原料制备NaClO2粗品的工艺流程如下图所示：
已知：
①纯ClO2易分解爆炸，空气中ClO2 的体积分数在10%以下比较安全；
②NaClO2在碱性溶液中稳定存在，在酸性溶液中迅速分解；
③含水NaClO2受热易分解。
（1） 试剂A 可以选择___________(填字母序号)。
a. SO2 b. 浓硝酸c. KMnO4
（2） 反应Ⅱ的离子方程式为_________。
（3） 下列关于上述流程的说法中，合理的是________(填字母序号)。
a. 反应Ⅰ进行过程中应持续鼓入空气
b. 反应Ⅰ后得到的母液中，溶质的主要成分是NaCl
c. 反应Ⅱ中NaOH 应过量
（4） 已知压强越大，物质的沸点越高。反应Ⅱ结束后采用“减压蒸发”操作的原因是____________。
（5） 中间产物二氧化氯(ClO2)在生产生活中也有广泛应用。用ClO2处理泄漏的氰化钠(NaCN)，得到无毒的NaCl、N2和CO2。若处理含NaCN4×10-5mol ·L-1的废水 1000L，至少需要ClO2的质量为___________g。
五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂，可以有三氯化磷(PCl3)氯化得到：
。某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0molPCl3和1.0molCl2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如下表所示：
（1） 0~150s内的平均反应速率
（2） 该温度下，此反应的化学平衡常数的数值为___________(可用分数表示)。
（3） 反应至250s 时，该反应放出的热量为______________kJ。
（4） 下列关于上述反应的说法中，正确的是__________(填字母序号)。
a． 无论是否达平衡状态，混合气体的密度始终不变
b． 300s 时，升高温度，正、逆反应速率同时增大
c． 350s 时，向该密闭容器中充入氮气，平衡向正反应方向移动
d． 相同条件下，若起始向该密闭容器中充入1.0molPCl3和0.2molCl2，达到化学平衡状态时，n(PCl5 ) < 0.20mol
（5） 温度T 1时，混合气体中PCl5 的体积分数随时间t 变化的示意图如下。其他条件相同，请在下图中画出温度为T 2(T 2> T 1)时，PCl5的体积分数随时间变化的曲线。
A、B、D、E、G 是原子序数依次增大的五种短周期元素。A 与E 同主族，A、B 和E的原子最外层电子数之和为19，B 与G 的单质都能与H2 反应生成“HX”(X 代表B 或G)型氢化物，D 为同周期主族元素中原子半径最大的元素。
（1） B 在元素周期表中的位置是_____________。
（2） D 的两种常见氧化物中均含有____________(填“离子键”或“共价键”)
（3） E 的最高价氧化物对应水化物的浓溶液和木炭共热，反应的化学方程式为_______。
（4） D 的最高价氧化物对应水化物的溶液与G 的单质反应，反应的离子方程式为_______。
（5） 共价键的极性随共用电子对偏移程度的增大而增强，A 和E 所形成氢化物中，共价键极性的强弱顺序为____________>___________(用化学式表示)。
（6） 用原子结构解释“B、G 单质都能与H2 反应生成HX 型氢化物”的原因：_________。
高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：
（1）反应①应在温度较低的情况下进行。因在温度较高时KOH 与Cl2反应生成的是KClO3。写出在温度较高时KOH 与Cl2反应的化学方程式 ，当反应中转移5 mol电子时，消耗的氯气是 mol。
（2）在反应液I中加入KOH固体的目的是 （填编号）。
| A．与反应液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO |
| B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率 |
| C．为下一步反应提供碱性的环境 |
| D．使KClO3转化为 KClO |
（3）从溶液II中分离出K2FeO4后，还会有副产品KNO3、KCl，则反应③中发生的离子反应方程式为 。
（4）如何判断K2FeO4晶体已经洗涤干净 。
（5）高铁酸钾(K2FeO4)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，其离子反应是：
FeO42¯ + H2O = Fe(OH)3(胶体) + O2↑ +
完成并配平上述反应的离子方程式。
完成以下化学方程式
（1）____S＋____KOH===____K2S＋____K2SO3＋____H2O
（2） KMnO4 + HBr= Br2 + MnBr2 + KBr + H2O