运用化学反应原理知识在工业生产中有重要意义。
甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。如甲醇汽油是由10%一25%的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料,可达到国标汽油的性能和指标。
I、(一)甲醇在工业上可用CO和H2合成。
已知:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=—283 kJ·mol—1
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g) +2H2O(l) △H=—725kJ·mol—1
(二)若要求得CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)的△H,还需要知道反应(用化学方程式表示) 的焓变。
工业上合成甲醇一般采用下列反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=akJ/mol
下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K):
温度/0C |
250 |
310 |
350 |
K |
2.041 |
0.250 |
0.012 |
(1)由表中数据判断△H= a 0(填“>”、“=”或“<”)。
(2)某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(CO)="0.5" mol·L-1,则此时的温度为 ℃。
(3)在容积固定的密闭容器中发生上述反应,各物质的浓度如下表:
浓度mol/L 时间/min |
c(CO) |
c(H2) |
c(CH3OH) |
0 |
0.8 |
1.6 |
0 |
2 |
0.6 |
1.2 |
0.2 |
4 |
0.3 |
0.6 |
0.5 |
6 |
0.3 |
0.6 |
0.5 |
①反应从0 min到4 min之间,H2的反应速率为 。
②反应达到平衡时CO的转化率为 。
③反应在第2 min时改变了反应条件,改变的条件可能是 (填序号)。
A.使用催化剂 B.降低温度 C.增加H2的浓度
(4)向容积相同、温度分别为T1和T2的两个密闭容器中均充入1 molCO和2 mol H2,发生反应CO(g)+2 H2(g)CH3 OH(g)△H="a" kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后,分别测得体系中CO的百分含量分别为w1和w2;已知T1<T2,则w1 w2(填序号)。
A.大于 B.小于 C.等于 D.以上都有可能
II、甲醇在化学电源方面也有着重要应用。写出以甲醇为燃料,氢氧化钠溶液为电解质溶液的原电池中负极的电极反应式: 。
实验室配制480 mL 0.1mol·L-1 NaOH溶液,回答下列问题
(1)应用托盘天平称取氢氧化钠固体▲g。
(2)配制NaOH溶液时需用的主要仪器有托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、▲。
(3)若实验遇下列情况,则所配溶液的物质的量浓度是 A、偏高 B、偏低 C、不变(用符号回答)
①定容时俯视刻度线▲;
②放在滤纸上称量NaOH固体 ▲。
(4)请你帮助把试剂瓶(盛放上述配制好的溶液)上标签的内容填上去(标签如图)。
某化学课外小组用如图装置制取溴苯。先向分液漏斗中加入苯和液溴,再将混合液慢慢滴入反应器A(A下端活塞关闭)中。
(1)写出A中生成溴苯的化学反应方程式:。
(2)观察到A中的现象是。
(3)实验结束时,打开A下端的活塞,让反应液流入B中,充分振荡,目的是:
。
(4)C中盛放CCl4的作用是。
(5)能证明苯和液溴发生的是取代反应,而不是加成反应,可向试管D中加入AgNO3溶液,若产生淡黄色沉淀,则能证明。另一种验证的方法是向试管D中加入,现象是。
已知B是常见金属单质,E为常见非金属单质,H常温下为无色液体,C的浓溶液在加热时才与D反应。根据下列框图所示,试回答:
(1)写出化学式:A____________;E______________;L_______________。
(2)反应①的离子方程式:__________________________________________________。
(3)反应②,工业上采取的反应条件是________________________________。
(4)反应③,工业上采取的操作不是K直接与H反应,原因是_______________
____________________________________________________。
(5)每生成1 mol K,反应放出98.3 kJ热量,该反应的热化学方程式为:
______________________________________________________________________。
某化学课外活动小组设计实验探究氮的化合物的性质,装置如下图所示(A装置未画出),其中A为气体发生装置。A中所用试剂,从下列固体物质中选取:①NH4HCO3、②NH4Cl、③Ca(OH)2、④NaOH。
检查装置气密性后,先将C处铂丝网加热至红热,再将A处产生的气体通过B装置片刻后,撤去C处酒精灯,铂丝继续保持红热,F处铜片逐渐溶解。
(1)实验室制取A中气体时若只用一种试剂,该试剂是_________________(填代表备选试剂的序号);此时A中主要的玻璃仪器有__________________________________(填名称)。
(2)下面关于A中所用试剂的说法正确的是___________________。
A.施用该物质会大大提高粮食产量而对环境无影响
B.向该物质的溶液中加入足量氢氧化钡溶液发生反应的离子方程式为:NH4+ + OH– = NH3•H2O
C.可通过加热方法区别该试剂和(NH4)2SO4
D.工业上用NH3等合成该物质的过程可称为氮的固定
(3)装置C中发生催化氧化反应的化学方程式为_________________________,装置E发生反应的化学方程式为_________________________________________________。
(4)假设A、B中的药品充足,则装置F中可以观察到的现象有________________________
_____________________________________________________________________。
(5)指导老师从安全与环保角度考虑,指出该装置有两处明显的缺陷,请你提出修改建议:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
溴水和氯化铁溶液均是中学化学实验中的常用试剂,浓度较小时,溶液均呈黄色。在探究铁的化合物相互转化时,进行下列实验。
实验操作:向足量20 mL的FeSO4溶液中,滴入几滴浓溴水,振荡。
实验现象:溶液由浅绿色变成黄色。
(1)对该实验现象的解释:
①如果发生了化学反应,则使溶液呈黄色的微粒是(填化学式,下同);
②如果未发生化学反应,则使溶液呈黄色的微粒是。
(2)通过进一步实验,可证明Br2水和FeSO4溶液是否发生反应。下列是设计的一些实验方案和预测。请填空:
操作 |
预期现象及结论 |
|
方案1 |
取少量黄色溶液,加入NaOH溶液 |
如果生成红褐色沉淀,则说明发生了反应 |
方案2 |
取少量黄色溶液,加入淀粉碘化钾溶液 |
如果溶液变蓝色,则说明未发生反应 |
方案3 |
取少量黄色溶液,加入四氯化碳,振荡 |
如果下层溶液呈橙红色,则说明: |
①方案1是否合理?(填“合理”或“不合理”)。
方案2中,由于存在反应(用离子方程式表示),所以预测结论不正确。
②请你另外设计一个合理方案,证明已经反应。将有关内容填入下表。
实验操作 |
预期现象及结论 |
解释现象的离子方程式 |