(15 分)二甲醚是一种重要的化工原料,利用水煤气(CO、H2)合成二甲醚是工业上的常用方法,该方法由以下几步组成:
2H2(g) +CO(g) CH3OH(g) ΔH=" —90.0" kJ· mol-1 ①
2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) ΔH="—24.5" kJ· mol-1 ②
CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g) ΔH="—41.1" kJ· mol -1 ③
(1)反应①的 ΔS 0(填“>”、“<”或“=”)。在 (填“较高”或“较低”)温度下该反应自发进行。
(2)在 250℃的恒容密闭容器中,下列事实可以作为反应③已达平衡的是_______(填选项字母)
A.容器内气体密度保持不变 |
B.CO 与 CO2的物质的量之比保持不变 |
C.H2O 与 CO2的生成速率之比为 1∶1 |
D.该反应的平衡常数保持不变 |
(3)已知一些共价键的键能如下:
运用反应①计算一氧化碳中碳氧共价键的键能 kJ· mol-1。
(4)当合成气中 CO 与 H2的物质的量之比恒定时,温度、压强对 CO 转化率的影响如图 1 所示。图 1 中 A 点的 v(逆) B 点的 v(正)(填“>”、“<”或“=”),说明理由 。实际工业生产中该合成反应的条件为 500℃、4MPa 请回答采用 500℃的可能原因 。
(5)一定温度下,密闭容器中发生反应③,水蒸气的转化率与 n(H2O)∕n(CO)的关系如图2所示。计算该温度下反应③的平衡常数 K= 。
在图 2 中作出一氧化碳的转化率与 n(H2O)∕n(CO)的曲线。
高铁酸钾(K2FeO4)是一种绿色氧化剂,在许多领域展现出广阔的应用前景。
(1)湿法制备K2FeO4:在KOH溶液中,用KClO直接氧化Fe(NO3)3即可制得K2FeO4。该反应的离子方程式为_________________________________。
(2)测定K2FeO4:样品纯度:i.称取样品mg,加入到盛有过量碱性亚铬酸钠[NaCr(OH)4]溶液的锥形瓶中充分反应;ii.将所得铬酸钠(Na2CrO4)溶液酸化;iii.在所得Na2Cr2O7溶液中加入8—9滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂,用c mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定至终点,消耗溶液体积为V mL。整个过程中发生的反应如下:
ⅰ._Cr(OH)4-+_FeO42- +__=__Fe(OH)3(H2O)3↓+__CrO42-+__
ⅱ.2CrO42- + 2H+=Cr2O72- + H2O;
ⅲ.Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
①配平方程式i;
②利用上述数据计算该样品的纯度为________________(用含字母的代数式表示)。
(3)高铁酸盐在水溶液中有四种含铁形体。25℃时,它们的物质的量分数随pH的变化如图所示:
①pH=2.2时,溶液中主要含铁形体浓度的大小关系为________;为获得尽可能纯净的高铁酸盐,pH应控制在______________。
②已知H3FeO4+的电离常数分别为:
当PH=4时,溶液中=___________。
③向pH=6的高铁酸盐溶液中加入KOH溶液,发生反应的离子方程式为______________。
(4)某新型电池以金属锂为负极,K2FeO4为正极,溶有LiPF6的有机溶剂为电解质。工作时Li+通过电解质迁移入K2FeO4晶体中,生成K2Li2FeO4。该电池的正极反应式为______________.
(1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,生成NOx等污染大气.其中生成NO的能量变化示意图如右图:
①该反应的热化学方程式为.
②根据下图所示,只改变条件R,当N2的转化率从a3到a1时,平衡常数K.
A.可能增大 |
B.一定不变 |
C.可能不变 |
D.可能减小 |
E.增大、减小、不变均有可能
(2)尿素(又称碳酰胺)是含氮量最高的氮肥,工业上利用CO2和NH3在一定条件下合成尿素的反应分为:
第一步:2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(氨基甲酸铵) (l)
第二步:H2NCOONH4(l)H2O(g)+H2NCONH2(l)
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为500 L的密闭容器中投入4 mol氨和1 mol二氧化碳,验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如图所示:
①合成尿素总反应的快慢由第步反应决定.
②反应进行到10 min时测得 CO2 的物质的量如上图所示,则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)=mol/(L·min).
③由氨基甲酸铵和CO2曲线变化可得出关于浓度变化和平衡状态的两条结论是:
a.;
b..
依据有关信息解答下列化学实验问题:
(Ⅰ)醛类是重要的工业原料,可以跟亚硫酸氢钠饱和溶液发生加成反应,生成是-羟基磺酸钠(易溶于水,不溶于饱和亚硫酸氢钠溶液)
(1)若使全部变成乙醛,可采用的试剂是或。
(Ⅱ)实验室利用苯甲醛(安息香醛)制备苯甲醇和苯甲酸的化学原理:
已知部分物质的性质:
苯甲醇:稍溶于水,易溶于有机溶剂;苯甲醛:微溶于水,易溶于有机溶剂;
苯甲酸:溶解度为0.34g,易溶于有机溶剂。
主要过程如图所示:
回答下列问题:
(2)操作I的名称是______,乙醚溶液中所溶解的主要成分是____;
(3)操作Ⅲ的名称是______,产品乙是______。
(4)按上述操作所得的产品甲中常含有一定量的有机杂质(填写杂质的名称),限用下列试剂:酸性KMnO4、稀NaOH溶液、稀H2SO4、饱和NaHSO3溶液。写出检验甲中含有该杂质的过程:。
回收利用炼铜工业产生的排放物,既能节约资源,又能保护环境。
(1)用氨水吸收尾气中的SO2后,再加入硫酸,可获得SO2
和(NH4)2SO4两种产品。相关反应的化学方程式为________、________。
(2)烟灰中金属元素以硫酸盐和氧化物形态存在,其中锌、铅的含量最大,其次为铜、铁等。烟灰的回收利用工艺如下:
①“沉铜”可得到单质铜,该步骤应加入的试剂是________。
②“一次浸取”铜浸出率较低,原因是烟灰中部分铜元素以________(填化学式)残留在浸出渣中,“二次浸取”应选择_________(填化学式)作浸取剂。
(3)从贵金属阳极泥中可提取粗银。电解法精炼粗银时采用AgNO3和HNO3的混合液作电解液,阴极的主要电极反应式为________。阴极还有少量副反应发生,产生的气体遇空气迅速变为红棕色,该副反应的电极反应式为________。
已知氢氧化钙和钨酸钙(CaWO4)都是微溶电解质,两者的溶解度均随温度升高而减小。在钨冶炼工艺中,将氢氧化钙加入钨酸钠碱性溶液中得到钨酸钙,发生反应
Ⅰ:WO42-(aq) + Ca(OH)2(s) CaWO4(s) + 2OH-(aq)。
(1)下图为不同温度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线。
①计算T1时KSP(CaWO4)= ________。
②T1________ T2(填“>”“=”或“<”)。
(2)反应Ⅰ的平衡常数K理论值如下表:
温度/℃ |
25 |
50 |
90 |
100 |
K |
79.96 |
208.06 |
222.88 |
258.05 |
①该反应平衡常数K的表达式为________。
②该反应的△H________0(填“>”“=”或“<”)。
③由于溶液中离子间的相互作用,实验测得的平衡常数与理论值相距甚远。50℃时,向一定体积的钨酸钠碱性溶液[c(Na2WO4) =" c(NaOH)" =" 0.5" mol·L-1]中,加入过量Ca(OH)2,反应达到平衡后WO42—的沉淀率为60%,计算实验测得的平衡常数。
(3)制取钨酸钙时,适时向反应混合液中添加适量盐酸,分析其作用:________。