(15分)甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料,分为两阶段制备甲醇:
(i)制备合成气:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
请回答下列问题:
(1)制备合成气:将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应(i);CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①已知100℃时达到平衡的时间为5min,则从反应开始到平衡,用氢气表示的平均反应速率为:v(H2)= 。
②图中p1 p2(填“<”、“>”或“=”)。
③为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为 。
(2)合成甲醇:在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下,向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H2(g),发生反应(ii),反应过程中,CH3OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如图所示。
①反应(ii)需在 (填“高温”或“低温”)才能自发进行。
②据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量的CO2有利于维持Cu2O的量不变,原因
是 (用化学方程式表示)。
③在500℃恒压条件下,请在上图中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g)
,科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是 (填“3.5×106Pa”、“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是 。
下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。
(1)请写出元素d的基态原子电子排布式________________________________________。
(2)b元素的氧化物中b与氧元素之间的共价键类型是________。其中b原子的杂化方式是_______。
(3)a单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示,其晶胞特征如下图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。
若已知a的原子半径为d,NA代表阿伏加德罗常数,a的相对原子质量为M,则一个晶胞中a原子的数目为________,该晶体的密度为________(用字母表示)。
根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位:kJ·mol-1),回答下列各题:
元素代号 |
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
Q |
2 080 |
4 000 |
6 100 |
9 400 |
R |
500 |
4 600 |
6 900 |
9 500 |
S |
740 |
1 500 |
7 700 |
10 500 |
T |
580 |
1 800 |
2 700 |
11 600 |
U |
420 |
3 100 |
4 400 |
5 900 |
(1)在周期表中,最可能处于同一族的是________。
A.Q和R
B.S和T
C.T和U
D.R和T
E.R和U
(2)下列离子的氧化性最弱的是________。
A.S2+B.R2+C.T3+D.U+
(3)下列元素中,化学性质和物理性质最像Q元素的是______________________________。
A.硼 B.铍C.氦 D.氢
(4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况,这一事实从一个侧面说明:________________________________________________________________________,
如果U元素是短周期元素,你估计它的第2次电离能飞跃数据将发生在失去第____个电子时。
(5)如果R、S、T是同周期的三种主族元素,则它们的原子序数由小到大的顺序是__________,其中________元素的第一电离能异常高的原因是_______________________________。
按要求回答下列问题:
(1)的系统命名为________;
(2)3-甲基-2-戊烯的结构简式为________;
(3)的分子式为________;
(4)某烃的分子式为C4H4,它是合成橡胶的中间体,它有多种同分异构体。
①试写出它的一种链式结构的同分异构体的结构简式____________________________。
②它有一种同分异构体,每个碳原子均达饱和,且碳与碳的夹角相同,该分子中碳原子形成的空间构型为_______________________形。
取出的10mL溶液中,AlO2-的物质的量浓度为;
样品中Al的质量分数为(用小数表示,小数点后保留两位)。
该小组为了测定其中Al2O3的含量,从上面反应后的100mL溶液中,取出10mL溶液,逐滴加入1mol/L的盐酸,当滴到5.00mL时开始产生沉淀,继续滴加盐酸,至25.00mL时沉淀恰好全部溶解。