(18分)1923年以前,甲醇一般是用木材或其废料的分解蒸馏来生产的。现在工业上合成甲醇几乎全部采用一氧化碳或二氧化碳加压催化加氢的方法,工艺过程包括造气、合成净化、甲醇合成和粗甲醇精馏等工序。
已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
(1)反应②有焓变△H 0。
(2)反应①在实际生产过程中可用用天然气和水制取原料气的方程式为: 。
某温度下反应①中H2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如下图所示。则平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)_____K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=_________(用K1、K2表示)
(3)在3L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如下图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,则曲线Ⅰ可变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是_____________。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是________。
(4)甲醇燃料电池有着广泛的用途,若采用铂为电极材料,两极上分别通入甲醇和氧气,以氢氧化钾溶液为电解质溶液,则该碱性燃料电池的负极反应式是_________________;若电池放电后溶液中溶质只有K2CO3,溶液中离子浓度由大到小的顺序为:_________________;
(5)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成醋酸。通常状况下,将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合,反应平衡时,2c(Ba2+)=c(CH3COO-),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为_____________。
物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个基本视角。根据下图,完成下列填空:
27.上图中X的电子式为;其水溶液长期在空气中放置容易变浑浊,用化学方程式表示该变化;该变化体现出硫元素的非金属性比氧元素(填“强”或“弱”)。用原子结构解释原因。
28.Na2S2O3是一种用途广泛的钠盐。下列物质用于Na2S2O3的制备,从氧化还原反应的角度,理论上有可能的是______(填字母序号)。
a.Na2S+ S b.Z+ S c.Na2SO3 + Y d.NaHS + NaHSO3
29.SO2是主要大气污染物之一。工业上烟气脱硫的方法之一是用碱液吸收,其流程如图:。
该法吸收快,效率高。若在操作中持续通入含SO2的烟气,则最终产物为________。室温下,0.1mol/L①亚硫酸钠 ②亚硫酸氢钠 ③硫化钠 ④硫化氢钠的四种溶液的pH由大到小的顺序是________。(用编号表示)
已知:H2S:Ki1=1.3×10-7 Ki2=7.1×10-15 H2SO3:Ki1=1.3×10-2 Ki2=6.2×10-8
30.治理含CO、SO2的烟道气,也可以将其在催化剂作用下转化为单质S和无毒的气体:
2CO(g) + SO2 (g)S(s) + 2CO2(g)。一定条件下,将CO与SO2以体积比为4∶1置于恒容密闭容器中发生上述反应,下列选项能说明反应达到平衡状态的是(填写字母序号)。
a.v (CO) ∶v(SO2) = 2∶1 b.平衡常数不变
c.气体密度不变d.CO2和SO2的体积比保持不变
测得上述反应达平衡时,混合气体中CO的体积分数为,则SO2的转化率为。
铝是地壳中含量最高的金属元素,其单质及其化合物在生产生活中的应用十分广泛。
23.铝原子最外层电子排布式是,铝原子核外有种能量不同的电子。
24.1827年,德国化学家维勒用金属钾与无水氯化铝反应而制得了金属铝。不用钾与氯化铝溶液制铝的理由是_________;现代工业炼铝是以Al2O3为原料,与冰晶石(Na3A1F6)在熔融状态下进行电解,其阴极电极反应式为。
25.用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如:2Al+4BaO3Ba↑+BaO·Al2O3,用化学平衡移动原理解释上述方法可制取金属Ba的原因是。
26.LiAlH4由Li+、A1H4一构成,是有机合成中常用的试剂,LiAlH4在125℃分解为LiH、H2和Al。
(1)比较Li+、 H一、Al3+、H+离子半径大小。
(2)写出LiAlH4分解的方程式(需配平),若反应生成3.36 L氢气(标准状况下),则有g铝生成。
(3)LiAlH4与乙醛反应可生成乙醇,推断LiAlH4是反应的剂。
(17分)I.将0.40mol N2O4气体充入2L固定容积的密闭容器中发生如下反应:
N2O4(g) 2NO2(g)△H。在Tl℃和T2℃时,测得NO2的物质的量随时间变化如下图所示:
(1)Tl℃时,40s~80s内用N2O4表示该反应的平均反应速率为_________________mol/(L·s)。
(2)△H___________O(填“>”、“<”或“=”)。
(3)改变条件重新达到平衡时,要使的比值变小,可采取的措施有__________(填序号)。
a.增大N2O4的起始浓度b.升高温度
c.向混合气体中通入NO2d.使用高效催化剂
II.已知:常温下,HCN的电离常数为Ka=5×10-10。
(4)有浓度相同的HCN和NaCN的混合溶液。
①通过计算说明该溶液的酸碱性_____________________________________________。
②该溶液中各离子的浓度由大到小的顺序是___________________________________。
(5)常温下,向某浓度的HCN溶液中逐滴加入NaOH溶液至溶液呈中性。
①该过程溶液中水的电离程度的变化为______________。
②若混合溶液中c(Na+)="a" mol/L,则c(HCN)=_________mol/L。
(18分)(1)某催化剂可将汽车尾气中的CO、NO转化为无毒气体。已知:
②可以利用反应:(n可以为零)将NO2变成无害N2,若要求X必须为无污染的物质,则G可以是_________(填写字母)。
a.NH3b.CO2c.SO2d.CH3CH2OH
当反应中转移1.2mol电子时,消耗NO2____________L(标准状况)。
③用NaOH溶液吸收工业尾气中的SO2最终制得石膏(CaSO4.2H2O)。为节约资源减少排放实现物质的循环利用,生产过程中还需要加入的固体物质是____________(填化学式)。
(2)工业上通过电解含NH4F的无水熔融物生产NF3气体,其电解原理如图所示。则a极为___________极,该极的电极反应式________________________________________
(3)用电镀法在铁板表面镀锌或锡可防腐,这种防止金属腐蚀的方法从原理上属于_______法。
(16分)天然气在生产、生活中具有广泛的应用。
(1)CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H="-162" kJ·mol-1。其他条件相同,实验测得在T1和Pl与T2和P2条件下该反应的H2平衡转化率相同,若T1> T2、则Pl ____P2 (填“>”“<”或“=”),平衡常数K1______K2(填“>” “<”或“=”)。
(2)另一合成CH4的原理:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。某温度时将0.1molCO和0.3mol H2充入10L的密闭容器内,l0min时达平衡。测得10min内v(CO)= 0.0009mol·L-1·min-1,则H2的平衡转化率为______,该温度下反应的平衡常数为___________mol-2·L2。
(3)某实验小组依据甲烷燃烧的反应原理,设计如图所示的装置。已知甲池的总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,乙池中盛有1L lmo1·L-1CuSO4溶液。a电极通入的气体为CH4,其电极反应式是______,b电极的现象为______。一段时间内乙池中溶液的pH由2变为1,则在这段时间内转移电子的物质的量为________mol。