应用化学学科知识,回答下列问题
(1)最近有科学家提出构想:把空气吹入饱和碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇。已知在常温常压下:
2CH3OH(l)+3O2(g) = 2CO2(g)+4H2O(g) △H = -1275.6 kJ/mol
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H = -566.0 kJ/mol
H2O(g)=H2O(1) △H = -44.0 kJ/mol
则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为 ________。
(2)水煤气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔,在催化剂作用下,进行甲醇合成,主要反应是:2H2(g) + CO(g) CH3OH(g) △H=" +" 181.6KJ/mol。此反应的平衡常数为160。此温度下,在密闭容器中加入CO、H2,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 |
H2 |
CO |
CH3OH |
浓度/(mol·L-1) |
0.2 |
0.1 |
0.4 |
比较此时正、逆反应速率的大小:v正 v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
(3)已知A和B在一定条件下可建立如下平衡:2A(g)+B(g)2C(g)。在500℃时,分别将2 molA和1molB置于恒压容器Ⅰ和恒容容器Ⅱ中(两容器起始容积都为10L),充分反应。
①达到平衡所需时间是Ⅰ Ⅱ(填“>”、“<”或“=”,下同)。达到平衡后,两容器中C的体积分数关系是Ⅰ Ⅱ。
②平衡时,测得容器Ⅱ中的压强减小了30%,则该容器中A的转化率为 。
(Ⅰ)地壳中含量第一的金属元素构成的单质A与化合物B(分子量为232)发生置换反应,产物为黑色固体C和另一单质D,单质D与水蒸气在高温下可得到B。则
(1)写出构成金属单质A的元素在周期表中的位置为 。
(2)写出D与水蒸气反应的化学方程式 。
(Ⅱ)某地煤矸石经预处理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物等,一种综合利用工艺设计如下:
(3)物质X的化学式为___________。“碱溶”时反应的离子方程式为_____________。
(4)为加快“酸浸”时的速率,可采取的措施有 、 等。(填两种即可)
(5)已知Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得更多产品Al(OH)3,从煤矸石的盐酸浸取液开始,若只用CaCO3一种试剂,后续操作的实验方案是______________。
选修:有机化学基础】(芳香族化合物A 可进行如下转化:
回答下列问题:
(1)B 的化学名称为 。
(2)由C 合成涤纶的化学方程式为 。
(3)F 的苯环上一氯代物仅有两种,F 的结构简式为 。
(4)写出A 所有可能的结构简式 。
(5)符合下列条件的F 的同分异构体有 种。
①核磁共振氢谱显示苯环上有2 组峰;
②可发生银镜反应;
③使FeCl3溶液显紫色;
(6)D 有多种合成方法,在方框中写出由合成D 的路线流程图(其他原料任选)合成路线流程图示例如下:
【化学—选修3:物质与结构】(15 分)铁和铜都是日常生活中常见的金属,有着广泛的用途。请回答下列问题:
(1)铁的核外电子排布式为 。
(2)配合物Fe(CO)x 常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)x 晶体属于______(填晶体类型)。Fe(CO)x 的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,则x=______。
(3)K3[Fe(CN)6]的配体CN-中碳原子杂化轨道类型为______,C、N、O 三元素的电负性由大到小的顺序为______(用元素符号表示)。
(4)铜晶体铜原子的堆积方式如右图所示。
①铜位于元素周期表的 区。
②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目 。
(5)某M 原子的外围电子排布式为3s23p5,铜与M 形成化合物的晶胞如附图所示(黑点代表铜原子)。该晶体中铜原子和M 原子之间的最短距离为a pm,阿伏伽德罗常数为NA,则该晶体的密度为 g/cm3(只写计算式)。
【化学—选修2:化学与技术】(15 分)氯碱工业是最基本的化学工业之一,离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法,其生产流程如下图1 所示:
(1)该流程中可以循环的物质是 。
(2)电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等无机杂质,所以在进入电解槽前需要进行两次精制, 写出一次精制中发生的离子方程式 、 ,若食盐水不经过二次精制,仍会有少量的Ca2+、Mg2+直接进入离子膜电解槽,这样产生什么后果是 。
(3)图2 是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图(阳极用金属钛网制成,阴极由碳钢网制成)。则B 处产生的气体是 ,E电极的名称是 极。电解总反应的化学方程式为 。
(4)从阳极槽出来的淡盐水中,往往含有少量的溶解氯,需要加入8%~9%的亚硫酸钠溶液将其彻底除去,该反应的离子方程式为 。
(5)已知在电解槽中,每小时通过1 安培的直流电理论上可以产生1.492 g 的烧碱,某工厂用300 个电解槽串联生产8 小时,制得30%的烧碱溶液(密度为1.342 吨/m3)113 m3,电解槽的电流强度1.45×104 A,该电解槽的电解效率为______ 。
(9 分)碳元素是形成物种最多的元素之一,其中许多物质对人类来说有着极其重要的作用。
(1)石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,它是世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料,同时也是导电性最好的材料。下列物质在一定条件下能与它反应的是________(填字母)。
A.氧气 | B.单质氟 | C.氢氧化钠溶液 | D.浓硝酸 |
(2)①CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+206 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)="==" CH3OH(g) ΔH=-91kJ·mol-1
则CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为_____________。
(3)工业中用乙苯为原料,采用催化脱氢的方法制取苯乙烯的反应方程式为:
C6H5-CH2CH3(g)C6H5-CH=CH2(g)+H2(g)△H1
向体积为VL 的密闭容器中充入a mol 乙苯,反应达到平衡状态时,平衡体系组成(物质的量分数)与温度的关系如图所示,在600℃时,平衡体系中苯乙烯的物质的量分数为25%,则:
①计算600℃温度下该反应的平衡常数 。
②分析上述平衡体系组成与温度的关系图可知:△H1 0(填“>、=或<” )。
(4)某科研组设计如图装置,模拟“人工树叶”电化学实验装置如右图所示,该装置能将H2O 和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。该装置工作时,a 电极的反应为 。