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)= 。
100℃时该反应的平衡常数K= ;若升高温度,平衡常数K将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
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,发生反应如下: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)。
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)。
利用焦炭或天然气制取廉价的CO和H2,再用于氨合成和有机合成是目前工业生产的重要途径。回答下列问题:
(1)甲烷在高温下与水蒸气反应的化学方程式为:CH4+H2O=CO+3H2。部分物质的燃烧热数据如下表:
物质 |
燃烧热(kJ·mol-1) |
H2(g) |
-285.8 |
CO(g) |
-283.0 |
CH4(g) |
-890.3 |
已知1 mol H2O(g)转变为1 mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH4和水蒸气在高温下反应的热化学方程式
。
(2)500℃、50MPa时,在容积为V L的容器中加入1 mol N2、3 mol H2,,此时N2的转化率为a。则平衡时NH3的浓度为。
(3)1,3―丙二醇是重要的化工原料,用乙烯合成1,3―丙二醇的路线如下:
某化工厂已购得乙烯11.2 t,考虑到原料的充分利用,反应②、③所需的CO和H2可由以下两个反应获得:
C+H2OCO+H2 CH4+H2O
CO+3H2
假设在生产过程中,反应①、②、③中各有机物的转化率均为100%。且反应②中CO和H2、反应③中H2的转化率都为80%,计算至少需要焦炭吨、甲烷吨,
才能满足生产需要。
已知D、M、H是常见的非金属单质,其中M是无色气体,H是有色气体,J是一种金属单质(其同族的某种元素是形成化合物种类最多的元素),A、C是金属氧化物,C和J均是某种常见电池的电极材料,J元素的+2价化合物比+4价化合物稳定,B与C反应时,每生成1molH同时消耗4molB和1molC,K只知含有CO或CO2中的一种或两种。它们关系如图:
(1)写出下列物质的化学式: AD
(2)写出下列反应的化学方程式:
②
⑤
(3)由金属氧化物A和C得到其相应的金属,在冶金工业上一般可用方法(填序号)
①热分解法②热还原法③电解法
其中从A得到其相应金属也可用铝热法,若反应中1molA参加反应,转移电子的物质的量为
(4)用C、J作电极,与硫酸构成如图所示电池,正极的电极反应为
当反应转移1mol电子时,负极质量增加g。
已知元素的电负性是分子内一个原子吸引电子的能力,能力越大,电负性越大,非金属性越强。电负性和原子半径一样,也是元素的一种基本性质,下面给出14种元素的电负性:
元素 |
Li |
Be |
B |
C |
N |
O |
F |
电负性 |
0.98 |
1.57 |
2.04 |
2.55 |
3.04 |
3.44 |
3.98 |
元素 |
Na |
Mg |
Al |
Si |
P |
S |
Cl |
电负性 |
0.93 |
1.31 |
1.61 |
1.90 |
2.19 |
2.58 |
3.16 |
请结合元素周期律知识完成下列问题:
(1)根据上表给出的数据,可推知元素的电负性具有的变化规律是
(2)预测下列两组元素电负性的大小关系:KCa ,NaK(填“大于”、“小于”或者“等于”)。
.
(1)在上面元素周期表中全部是金属元素的区域为。
(2)现有甲、乙两种短周期元素,室温下,甲元素单质在冷的浓硫酸或空气中,表面都生成致密的氧化膜,乙元素原子核外M电子层与K电子层上的电子数相等。
①用元素符号将甲乙两元素填写在上面元素周期表中对应的位置。
②甲、乙两元素相比较,金属性较强的是(填名称),可以验证该结论的实验是。
(a)将在空气中放置已久的这两种元素的块状单质分别放入热水中
(b)将这两种元素的单质粉末分别和同浓度的盐酸反应
(c)将这两种元素的单质粉末分别和热水作用,并滴入酚酞溶液
(d)比较这两种元素的气态氢化物的稳定性
.A、B、C、D、E为短周期元素,在周期表中所处的位置如下图所示。A、C两种元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数,B原子核内质子数和中子数相等:
A |
C |
|
D |
B |
E |
(1)写出三种元素名称A、B 、C。
(2)B元素位于元素周期表中第周期,族。
(3)比较B、D、E三种元素的最高价氧化物的水化物酸(碱)性最强的是(用化学式表示);E和Na 形成的化合物的电子式是。