(15分)甲醇可作为燃料电池的原料。工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇。
(1)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=-1275.6 kJ/mol
②2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式: 。
(2)甲醇脱氢可制取甲醛CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。回答下列问题:
①600K时,Y点甲醇的υ(逆) (正)(填“>”或“<”)
②从Y点到X点可采取的措施是______________________________________。
③有同学计算得到在t1K时,该反应的平衡常数为8.1mol·L-1。你认为正确吗?请说明理由 。
(3)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。在相同的密闭容器中,使用不同方法制得的Cu2O(Ⅰ)和(Ⅱ)分别进行催化CH3OH的脱氢实验:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)。CH3OH的浓度(mol·L-1)随时间t (min)变化如下表:
序号 |
温度 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
① |
T1 |
0.050 |
0.0492 |
0.0486 |
0.0482 |
0.0480 |
0.0480 |
② |
T1 |
0.050 |
0.0488 |
0.0484 |
0.0480 |
0.0480 |
0.0480 |
③ |
T2 |
0.10 |
0.094 |
0.090 |
0.090 |
0.090 |
0.090 |
可以判断:实验①的前20 min的平均反应速率 ν(H2)= ;
实验温度T1 T2(填“>”、“<”);催化剂的催化效率:实验① 实验②(填“>”、“<”)。
(4)电解法可消除甲醇对水质造成的污染,原理是:通电将Co2+氧化成Co3+,然后Co3+将甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯吸附除去Co2+)。现用如下图所示装置模拟上述过程,
则Co2+在阳极的电极反应式为 ;除去甲醇的离子方程为 。
下表中列出五种短周期元素X、Y、Z、W、T的信息。
元素 |
相关信息 |
X |
基态原子最外层电子排布为nsnnpn+1 |
Y |
其原子L层电子数是K层3倍 |
Z |
其单质能与冷水剧烈反应,生成的阴阳离子电子数相同 |
W |
其单质在Y2中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰 |
T |
其最高正价与最低负价的代数和为6 |
回答下列问题:
(1)Y、Z、W三种元素所形成的简单离子半径由小到大的顺序是(用离子符号表示);T元素的基态原子核外电子排布式为。
(2)X、Z两元素可形成化合物ZX3,其晶体中化学键类型有,晶体类型为。
(3)T元素的最高价氧化物对应水化物的化学式是H2Y的沸点比H2W高的原因是。
(4) Z2 WY3溶液呈性,其原因是(用离子方程式表示)。
(5)已知25℃、101 kPa下:
①2Z(s)+ Y2(s)=Z2Y(s)△H1=-414KJ/mol
②2Z(s)+ Y2(s)=Z2Y2(s)△H1=-511KJ/mol
则1mol Z2 Y2(S)与足量Z(s)反应生成Z2 Y(s)的热化学方程式为。
镧是重要的稀土元素,应用非常广泛,如应用于压电材料、催化剂等领域。
已知:①镧是较活泼金属,在空气中易被氧化;②氢氧化镧是难溶于水的弱碱;
③
金属 |
熔点(℃) |
沸点(℃) |
钙 |
841 |
1487 |
镧 |
920 |
3470 |
(1)操作1、3是相同操作,其名称是。
(2)操作2中要在HCl气体的氛围内加热的原因是。
(3)电解制镧的尾气要用碱液吸收,请写出反应的离子方程式。
(4)真空、高温过程中的反应方程式为。
(5)粗镧精制过程中温度控制范围。
(6)重熔蒸馏制得的镧中仍然混有及少量的钙。某批次产品69.709g,经分析含钙0.209g,该产品的等级为(化工产品等级标准:优级纯≥99.8﹪,分析纯≥99.7﹪,化学纯≥99.5﹪).
X、Y、Z、W是常见的四种短周期元素,其原子序数依次增大。其相关信息如下表:
元素 |
相关信息 |
X |
X的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn |
Y |
Y是空气中含量最高的元素 |
Z |
Z是地壳中含量最高的金属元素 |
W |
W的单质是常见的半导体材料 |
(1)Y位于元素周期表的 周期 族,Y与W的气态氢化物较稳定的是(写化学式)
(2)Z的单质与W的单质相比熔点较高的是(写化学式);Z与W原子半径较大的是 (写化学式)
(3)X的一种氧化物XO2分子中σ键与∏键数目之比为
(4)X的第一电离能比W的(填“大”或“小”)
(5)写出X的单质与Y的最高价氧化物水化物的浓溶液在加热的条件下反应的化学方程式:
(6)已知2.7gZ单质与足量Y单质反应,放出31.8kJ的热量,请写出此反应的热化学方程式:。
锗及其某些化合物是导弹火箭制导中的重要光电材料,工业上生产锗的流程如下:
已知:GeO2与浓盐酸反应生成四氯化锗(熔点为—51.5℃,沸点为86.6℃)。四氯化锗易水解。
(1)步骤②中浓盐酸除了作为反应物外,还有一个重要作用是。
(2)步骤③控制的温度范围。
(3)写出反应的④、⑥的化学方程式
④;⑥。
(4)生产过程中可以循环利用的物质是(填化学式)
(5)步骤①中产生的SO2可以用碱液吸收,请写出离子反应方程式。
(6)请简要描述实验室中操作a的过程。
Favorskii反应是化工生产中的重要反应,它是利用炔烃与羰基化合物在强碱性下发生反应,得到炔醇,反应原理为:
已知:
以下合成路线是某化工厂生产流程的一部分:
请回答下列问题:
(1)写出F中官能团的名称。
(2)写出D的名称(系统命名)。
(3)④的反应类型是;B的结构简式是。
(4)写出反应⑥的化学方程式为。
(5)H是D的同分异构体,核磁共振氢谱有3种峰且属于炔烃的结构简式为
、。
(6)有关C的说法正确的是
A.能使溴的四氯化碳溶液褪色 | B.能和氢氧化钠溶液反应 |
C.能使酸性高锰酸钾褪色 | D.能与乙酸发生酯化反应 |