(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式为 。
(本题共13分)以下两个化学实验是某小组的同学对海水中化学资源的探究活动。
(一)从海带灰中提取碘
从海带灰中提取碘的实验流程如下:
(1)实验流程中,括号里①②③表示的是操作方法,请填写:
①②③
(2) 实验流程中,“煮沸2~3分钟”主要作用是。
(3)实验流程中,“滴加稀硫酸和加入H2O2”主要作用是______________。
(二) 测定卤水中硫酸镁的含量
用海水制盐,分离出食盐后的卤水,主要含有氯化钠和硫酸镁。测定卤水中硫酸镁含量的实验步骤如下:
①量取该卤水样品100mL。
②取用一定物质的量浓度的氢氧化钠溶液100mL,平均分四次依次加入到该100mL卤水样品中,充分振荡。
③每次实验所得数据见下表
![]() |
1 |
2 |
3 |
4 |
加入氢氧化钠溶液的体积/mL |
25 |
25 |
25 |
25 |
生成沉淀的总质量/g |
0.29 |
X |
0.87 |
0.87 |
请回答
(4)请写出实验过程中所涉及到的反应离子方程式____________________。
(5)上表中X是因为实验过程中漏记了数值,你推测X的数值为_____。
(6)实验中所用到的氢氧化钠溶液物质的量浓度为_______________。
(7)100mL卤水中含硫酸镁的质量是_________g
(本题共9分)化学能在一定的条件下可以转化为电能。
(一)现有如下两个反应:
① 2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2
② Na2CO3 + 2HCl =" 2NaCl" + H2O + CO2↑
(1)根据两个反应的本质判断,您认为可以设计成原电池的是(填反应序号),理由是。
(二)请根据Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu反应,选择适宜的材料和试剂设计一个原电池。
(2)画出原电池装置图,并在图中标注出电极和电解质溶液的名称。
(3)写出该原电池电极反应式:正极:;负极:。
(本题共8分)实验对认识和研究物质性质有重要作用,回答下列相应问题。
(一)为证明Na2SiO3具有防火性能,同时做以下两个实验。
实验①:取一小木条,放入蒸馏水中,使之充分吸湿、浸透,取出稍沥干(不再滴液)后,放置在酒精灯外焰处。
实验②:另取一个相同的小木条,放入Na2SiO3饱和溶液中,之后重复实验①的操作。
(1)设计实验①的目的是。
(二)性质实验中反应原理常用化学方程式表示。请用化学方程式各举一例,说明下列物质所具有的性质。
(2)SO2具有还原性。
(3)SO2具有酸性氧化物共同的性质。
(4)浓硫酸具有强氧化性。
(本题共10分)有A、B、C、D、E、F六种元素。
①A、B、C是金属元素,位于同一周期,原子核外都有3个电子层,A的原子半径在所属周期中最大,且原子半径A>B>C。
②D、E是非金属元素,它们跟氢化合可生成气态氢化物HD和HE,在室温时,D的单质是液体,E的单质是固体。
③F的单质在常温下是气体,性质很稳定,是除氢外最轻的气体。
请回答:
(1)B位于周期表中第________周期______族,C的原子结构示意图是________。
(2)F单质的化学式是________。
(3)在上述六种元素中,最高价氧化物对应的水化物碱性最强的物质是_____,酸性最强的物质是________,气态氢化物最稳定的是________。
下图中每一个方格表示有关的一种反应物或生成物(部分的产物已省略),X加热产生A、B、C三种物质,其中A、C为无色气体,B在常温下是一种无色的液体,X与NaOH溶液在加热作用下产生一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体C;X与HCl反应产生一种无色无味的气体A,它能使澄清石灰变浑浊,填下列空白:
(1)物质x可以是或,C是,F是。(填写化学式)
(2)B的化学键类型是(填“极性键”或“非极性键”),空间构型是,分子的极性是(填”极性分子”或”非极性分子”)
(3)由C制备D反应的化学方程式
(4)G的浓溶液与木炭反应的化学方程式