二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列-优题课

二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：

（1）二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：

$C O_{2} (g) + 3 H_{2} (g) = C H_{3} OH (g) + H_{2} O (g)$

该反应一般认为通过如下步骤来实现：

① $C O_{2} (g) + H_{2} (g) = CO (g) + H_{2} O (g) Δ H_{1} = + 41 kJ \cdot mo l^{- 1}$

② $CO (g) + 2 H_{2} (g) = C H_{3} OH (g) Δ H_{2} = - 90 kJ \cdot mol$

总反应的 $ΔH =$ _______ $kJ \cdot mo l^{- 1}$ ；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________（填标号），判断的理由是_______。

（2）合成总反应在起始物 $n (H_{2}) / n (C O_{2}) = 3$ 时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为 $x (C H_{3} OH)$ ，在 $t = 250$ ℃下的 $x (C H_{3} OH) \sim p$ 、在 $p = 5 \times 1 0^{5} Pa$ 下的 $x (C H_{3} OH) ~ t$ 如图所示。

①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式 $K_{p} =$ ________；

②图中对应等压过程的曲线是________，判断的理由是_________；

③当 $x (C H_{3} OH) = 0.10$ 时， $C O_{2}$ 的平衡转化率 $α =$ __________，反应条件可能为________或_______。

科目化学题型解答题难度较难

知识点：有关燃烧热的计算吸热反应和放热反应化学平衡的影响因素用盖斯定律进行有关反应热的计算产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线

[化学—选修3：物质结构与性质]

ⅣA族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。回答下列问题：

（1）该族元素基态原子核外未成对电子数为_____，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为_____。

（2） $Ca C_{2}$ 俗称电石，该化合物中不存在的化学键类型为_____（填标号）。

a．离子键 b．极性共价键 c．非极性共价键 d．配位键

（3）一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷，其中电负性最大的元素是_____，硅原子的杂化轨道类型为_____。

（4）早在青铜器时代，人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如下表，结合变化规律说明原因：_____。

（5）结晶型 $PbS$ 可作为放射性探测器元件材料，其立方晶胞如图所示。其中 $Pb$ 的配位数为_____。设 $N_{A}$ 为阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度为_____ $g \cdot c m^{- 3}$ （列出计算式）。

甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯 $(C_{3} H_{6})$ 的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题：

（1）已知如下热化学方程式：

$C H_{4} (g) + B r_{2} (g) = C H_{3} Br (g) + HBr (g)$ $Δ H_{1} = - 29 kJ \cdot mo l^{- 1}$

$3 C H_{3} + Br (g) = C_{3} H_{6} (g) + 3 HBr (g)$ $Δ H_{2} = + 20 kJ \cdot mo l^{- 1}$

计算反应 $3 C H_{4} (g) + 3 B r_{2} (g) = C_{3} H_{6} (g) + 6 HBr (g)$ 的 $ΔH =$ _____ $kJ \cdot mo l^{- 1}$ 。

（2） $C H_{4}$ 与 $B r_{2}$ 反应生成 $C H_{3} Br$ ，部分 $C H_{3} Br$ 会进一步溴化。将 $8 mmolC H_{4}$ 和 $8 mmolB r_{2}$ 。通入密闭容器，平衡时， $n (C H_{4})$ 、 $n (C H_{3} Br)$ 与温度的关系见下图（假设反应后的含碳物质只有 $C H_{4}$ 、 $C H_{3} Br$ 和 $C H_{2} B r_{2}$ ）。

（i）图中 $C H_{3} Br$ 的曲线是_____（填“a”或“b”）。

（ii） $560 ° C$ 时， $C H_{4}$ 的转化 $α =$ _____， $n (HBr) =$ _____ $mmol$ 。

（iii） $560 ° C$ 时，反应 $C H_{3} Br (g) + B r_{2} (g) = C H_{2} B r_{2} (g) + HBr (g)$ 的平衡常数 $K =$ _____。

（3）少量 $I_{2}$ 可提高生成 $C H_{3} Br$ 的选择性。 $500 ° C$ 时，分别在有 $I_{2}$ 和无 $I_{2}$ 的条件下，将 $8 mmolC H_{4}$ 和 $8 mmolB r_{2}$ ，通入密闭容器，溴代甲烷的物质的量（n）随时间（t）的变化关系见下图。

（i）在 $11 ~ 19 s$ 之间，有 $I_{2}$ 和无 $I_{2}$ 时 $C H_{3} Br$ 的生成速率之比 $\frac{v (有 I_{2})}{v (无 I_{2})} =$ _____。

（ii）从图中找出 $I_{2}$ 提高了 $C H_{3} Br$ 选择性的证据：_____。

（ⅲ）研究表明， $I_{2}$ 参与反应的可能机理如下：

① $I_{2} (g) = \cdot I (g) + \cdot I (g)$

② $\cdot I (g) + C H_{2} B r_{2} (g) = IBr (g) + \cdot C H_{2} Br (g)$

③ $\cdot C H_{2} Br (g) + HBr (g) = C H_{3} Br (g) + \cdot Br (g)$

④ $\cdot Br (g) + C H_{4} (g) = HBr (g) + \cdot C H_{3} (g)$

⑤ $\cdot C H_{3} (g) + IBr (g) = C H_{3} Br (g) + \cdot I (g)$

⑥ $\cdot I (g) + \cdot I (g) = I_{2} (g)$

根据上述机理，分析 $I_{2}$ 提高 $C H_{3} Br$ 选择性的原因：_____。

$CO {(N H_{2})}_{2} \cdot H_{2} O_{2}$ （俗称过氧化脲）是一种消毒剂，实验室中可用尿素与过氧化氢制取，反应方程式如下：

$CO {(N H_{2})}_{2} + H_{2} O_{2} = CO {(N H_{2})}_{2} \cdot H_{2} O_{2}$

（一）过氧化脲的合成

烧杯中分别加入 $25 mL 30 % H_{2} O_{2} (ρ = 1.11 g \cdot c m^{- 3})$ 、 $40 mL$ 蒸馏水和 $12.0 g$ 尿素，搅拌溶解。 $30 ° C$ 下反应 $40 \min$ ，冷却结晶、过滤、干燥，得白色针状晶体 $9.4 g$ 。

（二）过氧化脲性质检测

I．过氧化脲溶液用稀 $H_{2} S O_{4}$ 酸化后，滴加 $KMn O_{4}$ 溶液，紫红色消失。

Ⅱ．过氧化脲溶液用稀 $H_{2} S O_{4}$ 酸化后，加入 $KI$ 溶液和四氯化碳，振荡，静置。

（三）产品纯度测定

溶液配制：称取一定量产品，用蒸馏水溶解后配制成 $100 mL$ 溶液。

滴定分析：量取 $25.00 mL$ 过氧化脲溶液至锥形瓶中，加入一定量稀 $H_{2} S O_{4}$ ，用准确浓度的 $KMn O_{4}$ 溶液滴定至微红色，记录滴定体积，计算纯度。

回答下列问题：

（1）过滤中使用到的玻璃仪器有_____（写出两种即可）。

（2）过氧化脲的产率为_____。

（3）性质检测Ⅱ中的现象为_____。性质检则I和Ⅱ分别说明过氧化脲具有的性质是_____。

（4）下图为“溶液配制”的部分过程，操作a应重复3次，目的是_____，定容后还需要的操作为_____。

（5）“滴定分析”步骤中，下列操作错误的是_____（填标号）。

A．	$KMn O_{4}$ 溶液置于酸式滴定管中
B．	用量筒量取 $25.00 mL$ 过氧化脲溶液
C．	滴定近终点时，用洗瓶冲洗锥形瓶内壁
D．	锥形瓶内溶液变色后，立即记录滴定管液面刻度

（6）以下操作导致氧化脲纯度测定结果偏低的是_____（填标号）。

A．	容量瓶中液面超过刻度线
B．	滴定管水洗后未用 $KMn O_{4}$ 溶液润洗
C．	摇动锥形瓶时 $KMn O_{4}$ 溶液滴到锥形瓶外
D．	滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失

钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的 $+ 2$ 价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。

注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于 $10^{- 5} mol \cdot L - 1$ ，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。

已知：① $K_{sp} (CuS) = 6.3 \times 10^{- 36}, K_{sp} (ZnS) = 2.5 \times 10^{- 22}, K_{sp} (CoS) = 4.0 \times 10^{- 21}$ 。

②以氢氧化物形式沉淀时， $\lg [c (M) / (mol \cdot L^{- 1})]$ 和溶液 $pH$ 的关系如图所示。

回答下列问题：

（1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是_____。

（2）“酸浸”步骤中， $CoO$ 发生反应的化学方程式是_____。

（3）假设“沉铜”后得到的滤液中 $c (Z n^{2 +})$ 和 $c (C o^{2 +})$ 均为 $0.10 mol \cdot L^{- 1}$ ，向其中加入 $N a_{2} S$ 至 $Z n^{2 +}$ 沉淀完全，此时溶液中 $c (C o^{2 +})$ =_____ $mol \cdot L^{- 1}$ ，据此判断能否实现 $Z n^{2 +}$ 和 $C o^{2 +}$ 的完全分离_____（填“能”或“不能”）。

（4）“沉锰”步骤中，生成 $1.0 molMn O_{2}$ ，产生 $H^{+}$ 的物质的量为_____。

（5）“沉淀”步骤中，用 $NaOH$ 调 $pH = 4$ ，分离出的滤渣是_____。

（6）“沉钴”步骤中，控制溶液 $pH = 5.0 ~ 5.5$ ，加入适量的 $NaClO$ 氧化 $C o^{2 +}$ ，其反应的离子方程式为_____。

（7）根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是_____。

室温下可见光催化合成技术，对于人工模仿自然界、发展有机合成新方法意义重大。一种基于 $CO$ 、碘代烃类等，合成化合物ⅶ的路线如下(加料顺序、反应条件略)：

（1）化合物i的分子式为___________。化合物x为i的同分异构体，且在核磁共振氢谱上只有2组峰。x的结构简式为___________(写一种)，其名称为___________。

（2）反应②中，化合物ⅲ与无色无味气体y反应，生成化合物ⅳ，原子利用率为 $100 %$ 。y为___________。

（3）根据化合物V的结构特征，分析预测其可能的化学性质，完成下表。

序号	反应试剂、条件	反应形成的新结构	反应类型
a	___________	___________	消去反应
b	___________	___________	氧化反应(生成有机产物)

（4）关于反应⑤的说法中，不正确的有___________。

A. 反应过程中，有 $C-I$ 键和 $H-O$ 键断裂

B. 反应过程中，有 $C=O$ 双键和 $C-O$ 单键形成

C. 反应物i中，氧原子采取 ${sp}^{3}$ 杂化，并且存在手性碳原子

D. $CO$ 属于极性分子，分子中存在由p轨道“头碰头”形成的 $π$ 键

（5）以苯、乙烯和 $CO$ 为含碳原料，利用反应③和⑤的原理，合成化合物ⅷ。

基于你设计的合成路线，回答下列问题：

(a)最后一步反应中，有机反应物为___________(写结构简式)。

(b)相关步骤涉及到烯烃制醇反应，其化学方程式为___________。

(c)从苯出发，第一步的化学方程式为___________(注明反应条件)。