2008年9月25日21时10分,我国在酒泉卫星发射基地成功发射神舟七号宇宙飞船,实现了中国航天航空史上的伟大突破。承载神舟七号升空任务的是长征二号F型火箭,其第一节、第二节、第三节均以液态四氧化二氮(N2O4)和联氨(N2H4)为原料,使后者在前者中燃烧,产生巨大的推动力助火箭升空,最终产物是N2和H2O。
(1)请写出该反应的化学方程式_______________________;
(2)反应中氧化剂是____________________;
(3)该反应属于_______________(填“放热反应”或“ 吸热反应”)。
【原创】CO、CO2、H2、H2O、CH4等物质是常见的基础化学物质,这些物质与人类的生产、生活有密切关系。科研人员深入研究这些物质,应用它们合成CH3OH、CH3CH2OH、CH3OCH3等已经实现。
(1)实现反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H,对减少温室气体排放和减缓燃料危机具有重要意义。
已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=—566kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=—484kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=—802kJ/mol
则反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的△H=________;
(2)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种不同温度下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图所示。
①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KI_____KⅡ(填“>”或“=”或“<”);
②一定温度下,此反应在恒压容器中进行,能判断该反应达到化学平衡状态依据的是_____。
a.容器中压强不变b.H2的体积分数不变
c.c(H2)=3c(CH3OH) d.2个C=O断裂的同时有6个H—H断裂
③若在一定温度时,将lmol CO2和2mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应5min后达到平衡,CO2的转化率为60%,则用氢气表示的反应速率为_________,该温度下的平衡常数为_________;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是____________。
a.升高温度
b.增加CO2的量
c.充入He,使体系总压强增大
d.按原比例再充入CO2和H2
(3)某甲醇燃料电池原理如图所示:,则N电极是______极(填“正”或“负”),M区发生反应的电极反应式为_______________________________。
实验室常用苯甲醛在浓氢氧化钠溶液中制备苯甲醇和苯甲酸,反应如下:
已知:
①苯甲酸在水中的溶解度为:0.18g(4℃)、0.34g(25℃)、0.95g(60℃)、6.8g(95℃)。
②乙醚沸点34.6℃,密度0.7138,易燃烧,当空气中含量为1.83~48.0%时易发生爆炸。
③石蜡油沸点高于250℃;④苯甲醇沸点为205.3℃。
实验步骤如下:
①向图l所示装置中加入8g氢氧化钠和30mL水,搅拌溶解。稍冷,加入10 mL苯甲醛。开启搅拌器,调整转速,使搅拌平稳进行。加热回流约40 min。
②停止加热,从球形冷凝管上口缓缓加入冷水20 mL,摇动均匀,冷却至室温。然后用乙醚萃取三次,每次10 mL。水层保留待用。合并三次萃取液,依次用5 mL饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤,10 mL 10%碳酸钠溶液洗涤,10 mL水洗涤,然后分液,将水层弃去,所得醚层进行实验步骤③。
③将分出的醚层,倒入干燥的锥形瓶中,加无水硫酸镁,注意锥形瓶上要加塞。将锥形瓶中溶液转入图2 所示的蒸馏装置,先缓缓加热,蒸出乙醚;蒸出乙醚后必须改变加热方式、冷凝方式,继续升高温度并收集205℃~206℃的馏分得产品A。
④将实验步骤②中保留待用的水层慢慢地加入到盛有30 mL浓盐酸和30 mL水的混合物中,同时用玻璃棒搅拌,析出白色固体。冷却,抽滤,得到粗产品,然后提纯得产品B。
根据以上步骤回答下列问题:
(1)步骤②萃取时用到的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒外,还需 (仪器名称)。
(2)步骤②中饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤是为了除去 ,而用碳酸钠溶液洗涤是为了除去醚层中极少量的苯甲酸。醚层中少量的苯甲酸是从水层转移过来的,请用离子方程式说明其产生的原因 。
(3)步骤③中无水硫酸镁的作用是 ,锥形瓶上要加塞的原因是 ,产品A为 。
(4)步骤③中蒸馏除去乙醚的过程中采用的加热方式为 ;蒸馏得产品A的加热方式是 。
(5)步骤④中提纯产品B时所用到的实验方法为_______。
二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H 1=-90.7 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H 2=-23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H 3=-41.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H= kJ·mol-1。
(2)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有 。
A.使用过量的COB.升高温度C.增大压强
(3)反应③能提高CH3OCH3的产率,原因是 。
(4)将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1L的反应器中,一定条件下发生反应:
4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法正确的是 。
A.△H<0
B.P1<P2<P3
C.若在P3和316℃时,起始n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%
(5)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。
(6)图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为 。
(7)甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是:CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O,
CH3HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是 。
芳香族化合物A1和A2分别和浓H2SO4在一定温度下共热都只生成烃B,B的蒸气密度是同温同压下H2密度的59倍,B苯环上的一硝基取代物有三种,有关物质之间的转化关系如下:
(1)D的分子式为 ,I中官能团名称为 ,
反应③属于__________ 反应(填反应类型)。
(2)写出下列物质的结构简式:A2___________________;X________________。
(3)写出下列反应的化学方程式:
①________________________________________________________________;
④________________________________________________________________。
(4)化合物J是比化合物E多一个碳原子的E的同系物,化合物J有多种同分异构体,其中同时满足下列条件的同分异构体有 种;
①苯环上有两个取代基;
②能使FeCl3溶液显色;
③与E含有相同官能团
请写出其中核磁共振氢谱图中峰面积比为1:1:2:2:6的结构简式: 。
【改编】甲、乙、丙、X是中学化学中常见的物质,在一定条件下,它们之间的转化关系如下图所示(部分产物已略去):
请回答下列问题:
(1)若X是 O2,则甲不可能是______(填代号)
a.Mg b.N2 c.S d.Al
(2)若甲能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,丙为红棕色气体。写出甲转化为乙的化学方程式:________________________________________。
(3)若乙是一种常见的温室气体,则构成X的元素的电子排布式为__________。
(4)若丙为淡黄色粉末,常用作呼吸面具中的供氧剂,则丙中含有的化学键为 ;
(5)若X是一种常见的金属单质,常温下甲的浓溶液可盛放在铝制容器中,丙为浅绿色溶液。
检验乙是否完全转化为丙的试剂为____ ___(填试剂名称)。