能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是未来重要的绿色能源之一。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.0 kJ/mol
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH=-129.0 kJ/mol
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为_____。
(2)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室,在一定条件下发生反应Ⅰ,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。
①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示该反应的平均反应速率为________;
②100 ℃时反应Ⅰ的平衡常数为________。
(3)在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下,将1.0 mol CO与2.0 mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应Ⅱ生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是________(填字母序号)。
A.c(H2)减小 |
B.正反应速率加快,逆反应速率减慢 |
C.CH3OH的物质的量增加 |
D.重新平衡时![]() |
E.平衡常数K增大
(4)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有甲醇蒸气重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),此反应能自发进行的原因是:___。
(5)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程:
①写出阳极电极反应式_______________;
②写出除去甲醇的离子方程式___________________。
已知A、B、C、D、E、F、G都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次增大,其中A、B、C、D、E为不同主族的元素。A、C的最外层电子数都是其电子层数的2倍,B的电负性大于C,透过蓝色钴玻璃观察E的焰色反应为紫色,F的基态原子中有4个未成对电子,G的+1价阳离子正好充满K,L,M三个电子层。回答下列问题:
(1)A、B、C、D、E、F、G几种元素中第一电离能最小的是____(填元素符号),D元素的原子核外有 种不同运动状态的电子;有 种不同能级的电子。基态的F3+核外电子排布式是 。
(2)B的气态氢化物在水中的溶解度远大于A、C的气态氢化物,原因是 。
(3)化合物ECAB中的阴离子与AC2互为等电子体,该阴离子的电子式是 。
(4)FD3与ECAB溶液混合,得到含多种配合物的血红色溶液,其中配位数为5的配合物的化学式是 。
(5)化合物EF[F(AB)6]是一种蓝色晶体,下图表示其晶胞的
(E+未画出)。该蓝色晶体的一个晶胞中E+的个数为 。
(6)G的二价阳离子能与乙二胺(H2N—CH2一CH2一NH2)形成配离子:该配离子中含有的化学键类型有 。(填字母)
a.配位键 b.极性键 c.离子键 d.非极性键
阴离子CAB-中的A原子与乙二胺(H2N—CH2一CH2一NH2)中C原子的杂化方式为 。
(共12分)红矾钠(重铬酸钠:Na2Cr2O7·2H2O)是重要的化工原料,工业上用铬铁矿(主要成分是FeO·Cr2O3)制备红矾钠的过程中会发生如下反应:4FeO(s)+Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O2(g)8Na2CrO4(s)+2Fe2O3(s)+8CO2(g) ΔH<0
(1)请写出上述反应的化学平衡常数表达式:K=__________________。
(2)图1、图2表示上述反应在t1时达到平衡,在t2时因改变某个条件而发生变化的曲线。
由图1判断,反应进行至t2时,曲线发生变化的原因是________________(用文字表达);
由图2判断,t2到t3的曲线变化的原因可能是________(填写序号)。
a.升高温度b.加了催化剂 c.通入O2 d.缩小容器体积
(3)工业上可用上述反应中的副产物CO2来生产甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),
①已知该反应能自发进行,则下列图像正确的是________________
②在容积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变得情况下,考查温度对反应的影响,实验结果如图所示(注:T1、T2均大于300℃);下列说法正确的是______(填序号)
A.温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率:v(CH3OH)=![]() |
B.该反应在T1时的平衡常数比T2时的小 |
C.该反应为放热反应 |
D.处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时![]() |
③在T1温度时,将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中,充分反应达到平衡后,CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为___________。
(共6分)下图是可逆反应A+2B 2C+3D的化学反应速率和化学平衡随外界条件改变而变化的情况。由图可推断:
(1)正反应是 反应,(填放热或吸热)
(2)若A、B是气体,则C的状态是 ,D的状态是 。
现有7瓶失去标签的液体,已知它们是有机试剂,可能是:①乙醇、②乙酸、③苯、④乙酸乙酯、⑤油脂、⑥葡萄糖溶液、⑦蔗糖溶液。现通过如下实验步骤来确定各试剂瓶中所装的液体:
实验步骤和方法 |
实验现象 |
①把7瓶液体分别依次标号A、B、C、D、E、F、G后,闻气味 |
只有F、G两种液体没有气味 |
②各取少量于试管中加水稀释 |
只有C、E、D三种液体不溶解而浮在水面上 |
③分别取少量7种液体于试管中加新 制Cu(OH)2悬浊液并加热 |
只有B使沉淀溶解,F中产生砖红色沉淀 |
④各取少量C、E、D于试管中,加稀NAOH 溶液并加热 |
只有C仍有分层现象,且在D的试管中闻 到特殊香味 |
(1)试给它们的试剂瓶重新贴上标签,其中:
A____________, C____________, E________,F___________,G________。
(2)写出D与NAOH溶液的化学反应方程式:_____________。
肼(N2H4)可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知:①N2(g)+2O2(g)===N2O4(l)ΔH1=-19.5 kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)ΔH2=-534.2 kJ·mol-1
(1)写出肼和N2O4反应的热化学方程式__________。
(2)已知H2O(l)===H2O(g)ΔH3=+44 kJ·mol-1,则表示肼燃烧热的热化学方程式为__________。
(3)肼—空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极的反应式为__________。