二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的精细化工产品,被认为是二十一世纪最有潜力的燃料[ 已知:CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(1) △H=-1455kJ/mol ]。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃。工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段:
①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚; 2CH3OH CH3OCH3+H2O
②合成气CO与H2直接合成二甲醚: 3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=-247kJ/mol
③天然气与水蒸气反应制备二甲醚。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下:
(1)写出CO(g)、H2(g)、O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式(结果保留一位小数)
(2)在反应室2中,一定条件下发生反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)在密闭容器中达到平衡后,要提高CO的转化率,可以采取的措施是
A.低温高压 B.加催化剂 C.增加CO浓度 D.分离出二甲醚
(3)在反应室3中,在一定温度和压强条件下发生了反应:3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O (g) △H<0反应达到平衡时,改变温度(T)和压强(P),反应混合物CH3OH“物质的量分数”变化情况如图所示,关于温度(T)和压强(P)的关系判断正确的是 (填序号)
A.P3>P2 T3>T2 B.P2>P4 T4>T2
C.P1>P3 T1>T3 D.P1>P4 T2>T3
(4)反应室1中发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H>0
写出平衡常数的表达式:
如果温度降低,该反应的平衡常数
(填“不变”、“变大”、“变小”)
(5)下图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图则a电极的反应式为:________________
(6)下列判断中正确的是_______
A.向烧杯a中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成
B.烧杯b中发生反应为2Zn-4eˉ =2Zn2+
C.电子从Zn极流出,流入Fe极,经盐桥回到Zn极
D.烧杯a中发生反应O2 + 4H++ 4eˉ = 2H2O,溶液pH降低
下表是元素周期表的一部分,请用元素符号或化学式回答有关问题:
(1)表中化学性质最不活泼的元素是,最活泼的金属元素是,最活泼的非金属元素是。
(2)表中能形成两性氧化物的元素是 ,写出该元素的单质与⑨最高价氧化物的水化物反应的离子方程式。
(3)③⑥⑦三种元素原子半径由大到小的顺序是 。
(4)用电子式表示由元素⑨⑦形成化合物的过程:。
(5)③元素与⑩元素两者核电荷数之差是 。
(6)设计实验方案:比较⑦与⑩单质氧化性的强弱,请将方案填入下表。
实验步骤 |
实验现象与结论 |
原电池是直接把化学能转化为电能的装置。
(1)如图1所示:在Cu-Zn原电池中,Zn极发生反应(填“氧化”或“还原”),写出电极反应式。Cu极为极,发生的电极反应为。
(2)请根据化学反应:Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2设计原电池,在图2方框内画出装置图,并用离子方程式表示电极反应。
负极反应为。
正极反应为。
(8分)利用化学反应将存储在物质内部的化学能转化为电能,科学家设计出了原电池,从而为人类生产、生活提供能量。
(1)甲同学认为,所有的氧化还原反应都可以设计成原电池,你是否同意(填“是”或“否”)。若不同意,请你试举一例,写出相应的化学方程式:
(2)乙同学依据氧化还原反应:2Ag+ + Cu = Cu2+ + 2Ag设计的原电池如图所示:
①负极的材料是,发生的电极反应为;
②外电路中的电子是从电极流向电极。(写出电极材料的名称)
③当反应进行到一段时间后取出电极材料,测得某一电极增重了5.4g,则该原电池反应共转移了的电子数目是;
④请指出该原电池装置的一个缺点:;
学习了元素周期律的有关知识后,某同学根据元素非金属性与对应最高价含氧酸之间的关系,选择由短周期元素组成的化合物设计了如图装置来一次性完成同主族和同周期元素非金属性强弱比较的实验研究。
(1)写出选用物质的化学式:B、C。
干燥管D的作用是
(2)该装置存在缺陷,请指出:,
改进的方法是:
(3)改进后,进行实验。根据实验目的,烧杯C中发生反应的离子方程式
(4)通过实验得出的结论:元素非金属性强弱顺序为;从原子结构的角度简要分析同周期元素性质递变的原因:
(7分)利用元素周期表,我们可以认识更多元素的性质。
(1)根据元素周期表来比较Mg和Cs的金属性,要通过另一种元素作中介或桥梁进行比较,这种元素是。(填元素符号)
(2)科学家证实,BeCl2属于共价化合物,设计一个简单实验证明这一点,你想到的可行的方法是。
(3)元素周期表位于对角线的两种元素其性质相似称之为对角线规则。根据周期表对角线规律,金属Be单质及其化合物的性质与铝单质及其化合物的性质相似。
①已知2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,写出Be与NaOH溶液反应的离子方程式)。
②鉴别Be(OH)2和Mg(OH)2可选用的试剂为。
(4)元素周期表中某一元素具有如下性质:
①该元素单质常被用作半导体材料。
②其单质与稀盐酸不反应,与氢氧化钠溶液反应可以放出氢气。
③其最高价氧化物既可以溶于浓盐酸,也可以溶于氢氧化钠溶液。
④其最高价氧化物对应的水化物既可以和酸反应,也可以和碱反应。
在与盐酸反应时,1mol这种最高价氧化物对应的水化物最多消耗4mol/ L 的盐酸1L。请你写出这种元素在周期表中的位置:。