甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般可采用下列反应合成甲醇:
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH
①下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度 |
250℃ |
300℃ |
350℃ |
K |
2.04 |
0.25 |
0.012 |
由表中数据判断ΔH 0 (填“>”、“=”或“<”)。
②某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中,5min该反应达到平衡,测得c(CO)= 0.2 mol/L,则用H2表示的5min内该反应的反应速率为 ,此时的温度为 (从上表中选择)。
③300℃时,向2L的密闭容器中投入CH3OH(g)发生反应I,达平衡时CH3OH(g)的分解率是50%,求起始投入CH3OH(g)的物质的量 mol。
(2)在压强为0.1 MPa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。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1mol CO和3mol H2
已知:
有机物A是一种医药中间体,质谱图显示其相对分子质量为130。已知0.5molA完全燃烧只生成3mol CO2和2.5molH2O。A可发生如下图所示的转化,其中D的分子式为C4H6O2,两分子F反应可生成六元环状酯类化合物。
请回答:
(1)1mol B与足量的金属钠反应产生22.4L(标准状况)H2。B中所含官能团的名称是
。B与C的相对分子质量之差为4,B→C的化学方程式是。
(2)D的同分异构体G所含官能团与D相同,则G的结构简式可能是、。
(3)F可发生多种类型的反应。
①两分子F反应生成的六元环状酯类化合物的结构简式是;
②由F可生成使Br的CCl4溶液褪色的有机物H。F→H的化学方程式是。
③F在一定条件下发生缩聚反应的化学方程式是。
(4)A的结构简式是。
氮及其化合物与人们的生活息息相关。
(1)氮元素在周期表中的位置是。
(2)实验室可用铜与稀硝酸反应制取NO,其离子方程式是。为防止环境污染,可用碱液吸收氮的氧化物。NO与NO2按物质的量之比1:1被NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐,该钠盐的化学式是。
(3)已知:①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=—574kJ·mol-1②CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=—1160kJ·mol-1
根据①和②,标准状况下,4.48LCH4恰好将NO2转化为N2时,△H=。
关于①和②,下列说法正确的是(填字母)。
a. 由于反应①可推知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)
△H<—574kJmol
b. 等物质的量的甲烷分别发生反应①、②,
转移电子数相同
c. 右图可表示①的反应过程和能量关系
(4)同温同压下,3.5LNH3恰好将3.0L NO和NO2的混合气完全转化为N2,原混和气中NO和NO2的体积比是。
短周期元素X、Y、Z、M、N原子序数依次增大,有关信息如下:
元素 |
有关信息 |
X |
最外层电子数是次外层的2倍 |
Y |
元素主要化合价为—2价 |
Z |
其单质及化合物的焰色为黄色 |
M |
与X同主族,其单质为半导体材料 |
N |
![]() |
(1)XY2的电子式是;Z2Y2中所含化学键类型是;XY2与Z2Y2反应的化学方程式是。
(2)恒容条件下,一定量的NY2、Y2发生反应:2NY2(g)+Y2(g)2NY3(g)。温度分别为T1和T2时,NY3的体积分数随时间变化如右图,该反应的△H0(填“>”“<”或“=”,下同);若T1、T2时刻反应的化学平衡常数分别为K1、K2,则K1K2。
(3)X的非金属性比M(填“强”或“弱”),能证明此结论的事实是(用离子方程式表示)。
四种短周期元素A、B、C、D的性质或结构信息如下:
信息①原子半径大小:A>B>C>D
信息②四种元素之间形成的某三种分子的比例模型及部分性质:
请根据上述信息回答下列问题。
(1)B元素在周期表中的位置,请写出BC2分子的电子式。
(2)A所在周期中,E元素的单质还原性最强,F元素的某些盐类常用作净水剂。E单质与甲反应有化合物X生成。请写出以下两个反应的离子方程式。
①A元素的单质与物质甲发生的反应。
②F、C两种元素组成的化合物Y可作为高温结构陶瓷材料,X与Y两种化合物在溶液中发生的反应。
(3)物质丁的元素组成和甲相同,丁分子具有18电子结构。向盛有一定浓度丁溶液的试管中,逐滴加入用少量稀硫酸酸化的硫酸亚铁溶液。滴加过程中的现象是:
①浅绿色溶液变成深棕黄色,②有少量气泡出现(经验证是氧气),片刻后反应变得剧烈,并放出较多热量,继续滴加溶液,静置一段时间,③试管底部出现红褐色沉淀。向浊液中再滴入稀硫酸,沉淀溶解,溶液呈黄色。请用化学方程式或离子方程式及必要的文字解释①、②、③中加点的字。①②③。
最近科学家提出“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如下:
(1)分解池中发生分解反应的物质是。
(2)在合成塔中,若有2.2kgCO2与足量H2恰好完全反应,生成气态的水和甲醇,可放出2473.5kJ的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式。
(3)①从平衡移动原理分析,低温有利于原料气的转化,而实际生产中采用300°C的温度,原因之一是考虑到催化剂的催化活性,原因之二是。
②从合成塔中分离出甲醇的原理与下列哪个相符(选填字母)。
a.过滤 b.分液 c.蒸馏
③“绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利用”,上述流程中能体现“循环利用”的除碳酸钾溶液外,还包括。
(4)右图是甲醇燃料电池的结构示意图。已知电池总反应为:
2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。通入a—端的电极是(填“正极”或“负极”),负极发生的电极反应是。