甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。
Ⅰ.以CO2为碳源制取低碳有机物一直是化学领域的研究热点,CO2加氢制取低碳醇的反应如下:
反应I:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ/mol
反应II:2CO2(g)+6H2(g)=CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH=-173.6kJ/mol
写出由CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的反应的热化学方程式 。
Ⅱ.工业上一般以CO和H2为原料在密闭容器中合成甲醇:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=-90.8 kJ·mol-1
在容积为1 L的恒容容器中,分别研究在230 ℃、250 ℃和270 ℃三种温度下合成甲醇的规律。下图是上述三种温度下H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系,则曲线Z对应的温度是________;该温度下上述反应的化学平衡常数的表达式为 ;若增大H2的用量,上述反应的热效应最大值为____________kJ。
Ⅲ.下图是甲醇燃料电池工作的示意图,其中A、B、D均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时A、B两极上产生的气体体积相同。
(1)甲中负极的电极反应式为________。
(2)乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为________________。
(3)丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图
则图中②线表示的是________的变化;反应结束后,要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀,需要________ mL 5.0 mol·L-1 NaOH溶液。
在容积为1L的密闭容器中,进行如下反应:A(g)+2B(g) C(g)+D(g),最初加入1.0molA和2.2molB,在不同温度下,D的物质的量n(D)和时间t的关系如图。
试回答下列问题:
(1)800℃时,0—5min内,以B表示的平均反应速率为________。
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
A.容器中压强不变 B.混合气体中c(A)不变
C.2v正(B)=v逆(D) D.c(A)=c(C)
(3)若最初加入1.0molA和2.2molB,利用图中数据计算800℃时的平衡常数K=________,该反应为_______反应(填吸热或放热)。
(4)700℃时,某时刻测得体系中各物质的量如下:n(A)=1.1mol,n(B)=2.6mol,n(C)=0.9mol, n(D)=0.9mol,则此时该反应________进行(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“处于平衡状态”)。
依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池,如图所示。
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是________;电解质溶液Y是________溶液。(填名称)
(2)银电极为电池的________极,发生的电极反应为____________________________;X电极上发生的电极反应为____________________________。
(3)外电路中的电子是从________极流向______极(填电极材料)。外电路中每通过0.1 mol电子,银电极的质量理论上增加g。
(4)原电池工作时,盐桥(装有琼脂-KCl的U型管)里的Cl-移向电极。
(1)将等体积等物质的量浓度的醋酸和氢氧化钠溶液混合后,溶液呈(填“酸性”,“中性”或“碱性”,下同),溶液中c(Na+) c(CH3COO-)(填“ >” 或“=”或“<” )。
(2)pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后溶液呈,溶液中c(Na+) c(CH3COO-)。
(3)物质的量浓度相同的醋酸和氢氧化钠溶液混合后,溶液中醋酸根离子和钠离子浓度相等,则混合后溶液呈,醋酸体积氢氧化钠溶液体积。
石油化工的重要原料CxHy可以合成很多有机化合物,以下是CxHy合成物质E和J的流程图:
已知:Ⅰ.(反应中R、R′代表烃基)
Ⅱ.J的分子式为C4H4O4 ,是一种环状化合物。
(1)在CxHy的同系物中,所有碳原子一定共平面且碳原子数最多的分子的名称是______。
(2)H的分子式是,CxHy的电子式为
(3)下列说法正确的是。
A.CxHy和苯都能使溴水褪色,原理相同 |
B.反应②和反应④的反应类型均为加成反应 |
C.C能与Na、NaOH、NaHCO3反应 |
D.E是一种水溶性很好的高分子化合物 |
E.J在酸性或碱性环境中均能水解
(4)K是J的同分异构体,且1 mol K与足量的NaHCO3溶液反应可放出2mol CO2气体,请写出一种符合条件K的结构简式__。
(5)写出反应⑤的化学方程式______。
(6)D有多种同分异构体,与D具有相同官能团的还有种(含顺反异构体),其中核磁共振氢谱有3组吸收峰,且能发生银镜反应的结构简式是。
碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题:
(1)用CH4 催化还原NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g) + 4NO2(g) =4NO(g)+CO2(g) + 2H2O(g)ΔH1=-574 kJ·molˉ1
CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g) + 2H2O(g)ΔH2
若2 mol CH4 还原NO2 至N2,整个过程中放出的热量为1734 kJ,则ΔH2=;
(2)据报道,科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应为:Fe2O3(s) + 3CH4(g)2Fe(s) + 3CO(g) +6H2(g)⊿H>0
①若反应在5L的密闭容器中进行,1min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g。则该段时间内CO的平均反应速率为________________。
②若该反应在恒温恒压容器中进行,能表明该反应达到平衡状态的是__________
A.CH4的转化率等于CO的产率
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.v(CO)与v(H2)的比值不变
D.固体的总质量不变
③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示,当温度由T1升高到T2时,平衡常数KAKB(填“>”、“<”或“=”)。纵坐标可以表示的物理量有哪些。
A.H2的逆反应速率
B.CH4的的体积分数
C.混合气体的平均相对分子质量
D.CO的体积分数
(3)工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低,而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氨的电化学合成,从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为:N2+3H22NH3,该过程中还原反应的方程式为。
(4)若往20mL 0.0lmol·L-l的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液,测得混合溶液的温度变化如图所示,下列有关说法正确的是
①该烧碱溶液的浓度为0.02mol·L-1
②该烧碱溶液的浓度为0.01mol·L-1
③HNO2的电离平衡常数:b点>a点
④从b点到c点,混合溶液中一直存在:c(Na+)>c(NO)>c(OH
)> c(H+)