甲醇可作为燃料电池的原料。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) △H =+206.0 kJ·mol-1
II:CO(g)+2H2(g)=CH3OH (g) △H=-129.0 kJ·mol-1
(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10 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下图。
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a mol CO与3a 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l/2,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 )减少 | 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c ( H2 )/ c (CH3OH )减小 |
E.平衡常数K增大
(4)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 。
某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验。
⑴实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象,请写出相应的化学方程式
、。
在不断鼓入空气的情况下,熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明该反应是反应(填“吸热”或“放热”)。
⑵甲和乙两个水浴作用不相同。甲的作用是;乙的作用是。
⑶反应进行一段时间后,于试管a中能收集到不同的物质,它们是乙醇、乙醛和,(填一种物质名称即可)。
集气瓶中收集到的气体的主要成分是(填物质名称或化学式)。
⑷若试管a中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验,试纸显红色,说明液体中还含有
(填物质名称或化学式)。要除去该物质,可现在混合液中加入(填写字母)。
a.氯化钠溶液 b.苯 c.碳酸氢钠溶液 d.四氯化碳
然后,还要通过 (填试验操作名称)才能得到较纯的乙醛。
某兴趣小组同学在实验室用加热l-丁醇、浓H2SO4和溴化钠混合物(可产生HBr)的方法来制备1-溴丁烷,设计了如下图所示的实验装置(其中的夹持仪器没有画出)。
AB
请回答下列问题:
(1)A装置中,在烧杯里的液面倒扣一个漏斗吸收,这样做的目的是。
(2)制备操作中,加入的浓硫酸事先必须进行稀释,其目的是。(填字母)
a.减少副产物烯和醚的生成 b.减少Br2的生成 c.水是反应的催化剂
(3)有同学拟通过红外光谱仪鉴定所得产物中是否含有“-CH2CH2CH2CH3”,来确定副产物中是否存在丁醚(CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3)。该同学设计的鉴定方案(填“合理” 或“不合理”), 理由是:。
(4)为了进一步提纯1-溴丁烷,该小组同学查得相关有机物的有关数据如下表:
物质 |
熔点/℃ |
沸点/℃ |
1-丁醇 |
-89.5 |
117.3 |
1-溴丁烷 |
-112.4 |
101.6 |
丁醚 |
-95.3 |
142.4 |
1-丁烯 |
-185.3 |
-6.5 |
则用B装置完成此提纯实验时,实验中要迅速升高温度至收集所得馏分。
(6分)一定条件下,在l L密闭容器中C12(g)、S(g)发生反应(产物只有一种),三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示,请回答下列问题:
(1)生成物的化学式为。
(2)反应进行2 min时达到平衡,此时Cl2的平均反应速率v(Cl2)=。
(3)反应达到平衡时,S(g)的转化率为。
(8分)2009年“六·五”世界环境日,中国主题是“减少污染——行动起来”,这向世界传达了建设环境友好型社会的理念。已知反应:
①
②
请回答下列问题:
(1)反应①的熵变S(填“>”或“<”)0。
(2)有人建议,汽车尾气中的CO可用催化加热分解的方法来消除(反应①),这一方案在理论上是否可行?(填“可行”或“不可行”)。
(3)反应②中的是不是CO的燃烧热?(填“是”或“
不是”)。
(4)煤炭的充分燃烧也是建设环境友好型社会的一个重要方面,12 g C(s)完全燃烧生成CO2(g)时,放出的热量为kJ(依据反应①、②计算)。
常温下,将某一元酸HA和NaOH溶液等体积混合,两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如下表:
实验编号 |
HA物质的量浓度 (mol·L-1) |
NaOH物质的量浓度 (mol·L-1) |
混合溶液的pH |
甲 |
0.2 |
0.2 |
pH=a |
乙 |
C1 |
0.2 |
pH=7 |
丙 |
0.1 |
0.1 |
pH>7 |
丁 |
0.1 |
0.1 |
pH=10 |
请回答下列问题:
(1)不考虑其他组的结果,单从甲组情况分析,如何用a(混合溶液的pH)来说明HA是强酸还是弱酸。
(2)不考虑其他组的结果,单从乙组情况分析,c1是否一定等于0.2 mol·L-1?(填“是”或“否”)。混合溶液中c(A-)与c(Na+)离子浓度的大小关系是(填序号)。A.前者大 B.后者大 C.一样大 D.无法判断
(3)从丙组结果分析,HA是酸(填“强”或“弱”)。该混合溶液中离子浓度由大到小的顺序是。
(4)丁组实验所得混合溶液中由水电离出的c(OH-)=mol·L-1。