(10分)甲醇可作为燃料电池的原料。通过下列反应可以制备甲醇:CO(g)+ 2H2(g)CH3OH (g)
(1)下图表示反应中能量的变化。
①此反应的ΔH=___________。
②已知CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=" +" 41.3kJ·mol-1,试写出由CO2和H2制取甲醇的热化学方程式 。
(2)一种新型燃料电池,是用两根金属铂做电极插入KOH溶液中,然后向两极上分别通入CH3OH和O2。装置图如下所示:
①经测定,电子流动方向由b到a,则甲醇从_______(填“A”或“B”)口通入,该极的电极反应式为___________________。
②该电池工作一段时间后,正极附近的碱性____(填“增强”、“减弱”或“不变”)。
③用该电池电解(惰性电极)硝酸银溶液时,每消耗32 g CH3OH,生成银的质量为___ g。
)有机玻璃(PMMA)成分为聚甲基丙烯酸甲酯,因其透光性好、性能优良、价格低廉,广泛应用于商业,轻工、建筑、化工等方面,甚至人工角膜也是有机玻璃。其单体的结构和工业合成路线如图所示。
已知:(1)
(2)R-BrR-OH
请回答下列问题:
(1)写出B中官能团名称,PMMA的结构简式。
(2)判断D→E的反应类型。
(3)写出E+F→G的化学反应方程式。
(4)写出C的一种能与新制氢氧化铜反应的同分异构体。
(选做题二)邻羟基桂皮酸(IV)是合成香精的重要原料,下列为合成邻羟基桂皮酸(IV)的路线之一。
试回答:
(1)I中含氧官能团的名称。
(2)II→III的反应类型。
(3)① IV与乙醇和浓硫酸混合加热的化学方程式:。
② IV与过量NaOH溶液反应的化学方程式:。
(4)下列说法正确的是()
A.I的化学式为C7H8O2 |
B.I遇氯化铁溶液呈紫色 |
C.II能与NaHCO3溶液反应 |
D.1mol有机物IV最多能与4mol H2加成 |
(5)有机物X与IV互为同分异构体,且X有如下特点:
①是苯的对位取代物,②能与NaHCO3反应放出气体,③能发生银镜反应。
请写出符合上述条件的X的所有结构简式。
(选考题)锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。
(1)锰元素位于第四周期第ⅦB族。基态Mn2+的核外电子排布式为。NO3-的空间构型为________。
(2)HCHO中含有的σ键和π键数目之比为________。
(3)火山喷出的岩浆中含有多种硫化物,冷却时ZnS比HgS先析出,原因是
(4)Cu3N形成的晶体结构如图所示。
则与同一个N3-相连的Cu+有________个,Cu+的半径为a pm,N3-的半径为b pm,
则Cu3N的密度为g·cm-3。(只列式,不用计算出结果)(阿伏加德罗常数用NA表示,1 pm=10-10 cm)
(共15分)甲醇合成反应及其能量变化如图所示:
(1)写出合成甲醇的热化学方程式 。
(2)实验室在1 L的密闭容器中进行模拟合成实验。将1 mol CO和2 mol H2通入容器中,分别恒温在300 ℃和500 ℃反应,每隔一段时间测得容器内CH3OH的浓度如下表所示:
时间浓度(mol/L)温度 |
10 min |
20 min |
30 min |
40 min |
50 min |
60 min |
300 ℃ |
0.40 |
0.60 |
0.75 |
0.84 |
0.90 |
0.90 |
500 ℃ |
0.60 |
0.75 |
0.78 |
0.80 |
0.80 |
0.80 |
(2)在300 ℃反应开始10 min内,H2的平均反应速率为v(H2)。
(3)在500 ℃达到平衡时,平衡常数K=________。
(4)在另一体积不变的密闭容器中,充入1.2 mol CO和2.0 mol H2,一定条件下达到平衡,测得容器中压强为起始压强的一半。计算该条件下H2的转化率为________。
(5)铜基催化剂具有活性高、选择性好和条件温和的特点,已广泛地使用于CO/CO2的加氢合成甲醇。使用铜基催化剂后,该反应中a的大小变化对反应热ΔH有无影响?(填有或无)_____________。
(6)2009年,长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术上获得新突破,原理如图所示。
请写出从C口通入O2发生的电极反应式。
(7)用上述电池做电源,用下图装置电解饱和食盐水(C1、C2均为石墨电极)。
①该反应的离子方程。
②电解开始后在电极___________的周围(填“C1”或“C2”)先出现红色。
A、B、D、E、W是元素周期表前四周期中常见的元素,其相关信息如下表:
元素 |
相关信息 |
A |
A原子L层电子数是K层电子数的2倍 |
B |
B是地壳中含量最多的元素 |
D |
在第3周期元素中,它的简单离子半径最小 |
E |
E存在质量数为23,中子数为12的核素 |
W |
W有多种化合价,其白色氢氧化合物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色 |
(1)W位于元素周期表的位置是。
(2)A 和B的气态氢化物中,较稳定的是_________(写化学式);E2B2的电子式表示为。
(3)写出W的白色氢氧化合物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色这个过程的化学方程式:。
(4)写出D和B组成的二元化合物与E的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式:
。
(5)将一定质量的Mg和D的混合物投入500 mL稀硫酸中,固体全部溶解并产生气体。待反应完全后,向所得溶液中加入NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则固体混合物中D的质量为;原稀硫酸溶液的物质的量浓度为。