【題目】“一碳化學(xué)”是指以研究分子中只含有一個碳原子的化合物(如CO、CO2、CH3OH等)為原料合成一系列化工產(chǎn)品的化學(xué)。
(一)工業(yè)上,在Cu2O/ZnO作催化劑的條件下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH
(1)已知:CH3OH(l)=CH3OH (g) ΔH=+35.2 kJ·mol-1,根據(jù)下表:
物質(zhì) | H2(g) | CO(g) | CH3OH(l) |
燃燒熱/kJ·mol-1 | -285.8 | -283.0 | -726.5 |
反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的ΔH=_____ kJ·mol-1。
(2)向2L恒容密閉容器中通入1molCO(g)和2molH2(g),發(fā)生反應(yīng)合成甲醇,反應(yīng)過程中n(CH3OH)與時間(t)及溫度的關(guān)系如圖所示。在500℃恒壓條件下,請在圖中畫出反應(yīng)體系中n(CH3OH)與時間(t)變化總趨勢圖________。
(二)CO2和H2在催化劑Cu/ZnO作用下可發(fā)生兩個平行反應(yīng):
反應(yīng)I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1= -48.5kJ·mol-1
反應(yīng)II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2= +41.2kJ·mol-1
(3)控制CO2和H2初始投料比為1:3時,溫度對CO2平衡轉(zhuǎn)化率及甲醇和CO的產(chǎn)率的影響如圖所示:
①由圖可知溫度升高CO產(chǎn)率上升,其主要原因是_____。
②由圖可知獲取甲醇最適宜的溫度是_____。
(4)控制CO2和H2初始投料比為1:1.6,在300℃時,反應(yīng)I已達(dá)到平衡狀態(tài),CO2的轉(zhuǎn)化率為50%,甲醇的選擇性為60%,此時容器體積為1.0L,若CO2初始加入量為2.0mol,則反應(yīng)I的平衡常數(shù)是_____。
(三)以甲醇為主要原料電化學(xué)合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]的反應(yīng)原理如下:4CH3OH+2CO+O22(CH3O)2CO+2H2O
(5)由圖可知B極為電源_____(填“正”或“負(fù)”)極,陽極電極反應(yīng)式是_____。
【答案】-92.9 反應(yīng)II為吸熱反應(yīng),溫度升高平衡正向移動,CO產(chǎn)率升高 250℃ 0.60 負(fù) 4CH3OH+2CO-4e-=2(CH3O)2CO+4H+
【解析】
(1)根據(jù)表中信息,①H2(g)+ O2(g)= H2O(l)ΔH=-285.8kJ/mol,②CO(g)+O2(g)= CO2(g) ΔH=-283.0kJ/mol,③CH3OH(l)+ O2(g)= 2H2O(l)+ CO2(g) ΔH=-726.5kJ/mol,④CH3OH(l)=CH3OH (g) ΔH=+35.2 kJ·mol ②+2①-③+④即可;
(2)圖中信息可知,在500℃時恒容的密閉容器中,反應(yīng)2min時達(dá)到平衡狀態(tài);若在500℃恒壓條件下,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反應(yīng)中的氣體物質(zhì)的量不斷減小,則相當(dāng)于恒容時增大壓強(qiáng)減小體積,則反應(yīng)速率增大,達(dá)到平衡狀態(tài)時的濃度增大;
(3)①CO由反應(yīng)II產(chǎn)生,反應(yīng)II為吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動,則CO的產(chǎn)率上升;
②由圖可知甲醇的產(chǎn)率在250℃時達(dá)到最高值;
(4)若CO2初始加入量為2.0mol,控制CO2和H2初始投料比為1:1.6,則氫氣初始量為3.2mol,CO2的轉(zhuǎn)化率為50%,甲醇的選擇性為60%,二氧化碳的反應(yīng)總量為1mol,0.6mol發(fā)生反應(yīng)I,0.4mol發(fā)生反應(yīng)II,生成甲醇為0.6mol,水蒸汽0.6mol,消耗氫氣1.8mol,反應(yīng)II消耗氫氣0.4mol,氫氣剩余1mol;生成水蒸氣0.4mol,則容器中,二氧化碳剩余1mol,氫氣1mol,甲醇0.6mol,水蒸氣1mol,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g)中,此時容器為1L,則K=0.61/(1)=0.6;
(5)B電極通入氧氣生成水,則化合價由0變?yōu)?/span>-2,得電子,則為電解池的陰極,則電池B極為負(fù)極;陽極失電子生成碳酸二甲酯和氫離子,則電極反應(yīng)式:4CH3OH+2CO-4e-=2(CH3O)2CO+4H+;
(1)根據(jù)表中信息,①H2(g)+ O2(g)= H2O(l)ΔH=-285.8kJ/mol,②CO(g)+O2(g)= CO2(g) ΔH=-283.0kJ/mol,③CH3OH(l)+ O2(g)= 2H2O(l)+ CO2(g) ΔH=-726.5kJ/mol,④CH3OH(l)=CH3OH (g) ΔH=+35.2 kJ·mol ②+2①-③+④即可得到ΔH=-92.9kJ/mol;
(2)圖中信息可知,在500℃時恒容的密閉容器中,反應(yīng)2min時達(dá)到平衡狀態(tài);若在500℃恒壓條件下,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反應(yīng)中的氣體物質(zhì)的量不斷減小,則相當(dāng)于恒容時增大壓強(qiáng)減小體積,則反應(yīng)速率增大,達(dá)到平衡狀態(tài)時的濃度增大,其圖像為:;
(3)①CO由反應(yīng)II產(chǎn)生,反應(yīng)II為吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動,則CO的產(chǎn)率上升,答案為:反應(yīng)II為吸熱反應(yīng),溫度升高平衡正向移動,CO產(chǎn)率升高;
②由圖可知甲醇的產(chǎn)率在250℃時達(dá)到最高值,則最適宜的溫度為250℃;
(4)若CO2初始加入量為2.0mol,控制CO2和H2初始投料比為1:1.6,則氫氣初始量為3.2mol,CO2的轉(zhuǎn)化率為50%,甲醇的選擇性為60%,二氧化碳的反應(yīng)總量為1mol,0.6mol發(fā)生反應(yīng)I,0.4mol發(fā)生反應(yīng)II,生成甲醇為0.6mol,水蒸汽0.6mol,消耗氫氣1.8mol,反應(yīng)II消耗氫氣0.4mol,氫氣剩余1mol;生成水蒸氣0.4mol,則容器中,二氧化碳剩余1mol,氫氣1mol,甲醇0.6mol,水蒸氣1mol,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g)中,此時容器為1L,則K=0.61/(1)=0.6;
(5)B電極通入氧氣生成水,則化合價由0變?yōu)?/span>-2,得電子,則為電解池的陰極,則電池B極為負(fù)極;陽極失電子生成碳酸二甲酯和氫離子,則電極反應(yīng)式:4CH3OH+2CO-4e-=2(CH3O)2CO+4H+;
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】碘化鈉在醫(yī)學(xué)上被廣泛應(yīng)用于X射線造影劑、甲狀腺癌防治等方面。實驗室可用鐵屑還原法制碘化鈉;卮鹣铝袉栴}:
(1)向反應(yīng)容器中加入30mL40%的NaOH溶液、25.4gI2,攪拌并加熱,發(fā)生反應(yīng):3I2+6NaOH5NaI+NaIO3+3H2O。將溫度控制在60-70℃的最佳加熱方法是___________,若溫度過高產(chǎn)生的影響是______________________。
(2)已知:IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O;NaIO3水溶液呈中性。某同學(xué)設(shè)計如下方案,檢驗反應(yīng)后溶液中存在IO3-,且c(OH-)>c(H+)限選試劑及用品:1 mol·L-1H2SO4、2 mol·L-1HNO3、淀粉KI試紙、紅色石蕊試紙、藍(lán)色石蕊試紙
實驗操作 | 實驗現(xiàn)象 | 結(jié)論 |
①用玻璃棒蘸取溶液,點在___試紙上 | 試紙呈藍(lán)色 | c(OH-)>c(H+) |
②用玻璃棒蘸取溶液,點在___試紙上 | 試紙不變色 | |
③向?qū)嶒?/span>②的試紙上滴加____溶液 | 試紙呈藍(lán)色 | 溶液中有IO3- |
(3)向反應(yīng)后的溶液中加入鐵粉,產(chǎn)生紅褐色沉淀,則該反應(yīng)的離子方程式為___________。充分反應(yīng)后,從混合物中獲得NaI固體,首先應(yīng)進(jìn)行___________(填操作名稱),若后續(xù)操作中直接蒸發(fā)結(jié)晶往往得不到較純的NaI固體,可能的原因是___________。為將溶液中的NaIO3全部還原成NaI,投入鐵屑的質(zhì)量不少于___________g(精確到小數(shù)點后兩位)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在容積可變的密閉容器中存在如下反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,下列分析中不正確的是( )
A. 圖Ⅰ研究的是t0時升高溫度對反應(yīng)速率的影響
B. 圖Ⅱ研究的是t0時增大壓強(qiáng)(縮小容積)或使用催化劑對反應(yīng)速率的影響
C. 圖Ⅲ研究的是催化劑對化學(xué)平衡的影響,且甲使用了催化劑
D. 圖Ⅲ研究的是溫度對化學(xué)平衡的影響,且乙的溫度較高
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】往1.0 mol·L-1KI溶液中加入固體I2,發(fā)生反應(yīng):I2(aq)+I-(aq)I3-(aq) △H;I-的物質(zhì)的量濃度c(I-)隨溫度T的變化曲線如圖所示。已知反應(yīng)第一次達(dá)到平衡時用時10s,則下列說法正確的是
A. 該反應(yīng)的△H>0
B. a、c兩點對應(yīng)的I-反應(yīng)速率相等
C. b點時0~10s I-的平均反應(yīng)速率為0.04mol·L-1·s-1
D. d點時該反應(yīng)在對應(yīng)溫度下處于平衡狀態(tài)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知: ①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol;
②Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=-226 kJ/mol
根據(jù)以上熱化學(xué)方程式判斷,下列說法正確的是( )
A.CO的燃燒熱為 283 kJ
B.反應(yīng)①正反應(yīng)活化能與逆反應(yīng)活化能之差為+566 kJ/mol
C.反應(yīng) 2Na2O2(s)+2CO2(s)=2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH>-452 kJ/mol
D. CO(g)與 Na2O2(s)反應(yīng)放出 509 kJ 熱量時,電子轉(zhuǎn)移數(shù)為 6.02×1023
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】自來水可用氯氣消毒,某學(xué)生用這種自來水配制下列物質(zhì)的溶液,不會產(chǎn)生明顯藥品變質(zhì)問題的是( )
A. AlCl3B. FeCl2C. AgNO3D. Na2CO3
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【題目】濃硫酸有許多重要的性質(zhì),工業(yè)上可以通過硫鐵礦(主要成分是FeS2)制取。
(1)硫原子核外電子占有______種能量不同的軌道。H2SO4屬于______晶體。
(2)非金屬性:S____O(選填“>”、“<”或“=”)。試用一個實驗事實說明___________________。
(3)接觸法制硫酸工業(yè)中,其主要反應(yīng)在450℃并有催化劑存在下進(jìn)行:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+190kJ該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式是K=_____________,該反應(yīng)450℃時的平衡常數(shù)______500℃時的平衡常數(shù)(選填“大于”、“小于”或“等于”)。
(4)在一個固定容積為10L的密閉容器中充入0.40mol SO2和0.20 O2,半分鐘后達(dá)到平衡,測得容器中含SO3 0.36mol,則v(SO2)=____mol··min;若繼續(xù)通入0.40mol SO2和0.20mol O2,則平衡______移動(選填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)反向”或“不”)。
(5)該熱化學(xué)方程式的意義是______________________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】“點擊化學(xué)”是指快速、高效連接分子的一類反應(yīng),例如銅催化的Huisgen環(huán)加成反應(yīng):
我國科研人員利用該反應(yīng)設(shè)計、合成了具有特殊結(jié)構(gòu)的聚合物F并研究其水解反應(yīng)。合成線路如下圖所示:
已知:
(1)化合物A的官能團(tuán)是________。
(2)反應(yīng)①的反應(yīng)類型是________。
(3)關(guān)于B和C,下列說法正確的是________(填字母序號)。
a.利用質(zhì)譜法可以鑒別B和C
b.B可以發(fā)生氧化、取代、消去反應(yīng)
c.可用酸性高錳酸鉀溶液檢驗C中含有碳碳三鍵
(4)B生成C的過程中還有另一種生成物X,分子式為C3H6O,核磁共振氫譜顯示只有一組峰,X的結(jié)構(gòu)簡式為_________。
(5)反應(yīng)②的化學(xué)方程式為_________。
(6)E的結(jié)構(gòu)簡式為________。
(7)為了探究連接基團(tuán)對聚合反應(yīng)的影響,設(shè)計了單體K,其合成路線如下,寫出H、I、J的結(jié)構(gòu)簡式:H________I_______ J________
(8)聚合物F的結(jié)構(gòu)簡式為________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】為了探究某固體化合物X(含有3種元素)的組成和性質(zhì),設(shè)計并完成如下實驗,請回答:
已知:氣體甲中含有兩種氣體(組成元素相同),且無色無味。
(1)固體X中含有氧、_________和__________三種元素(寫元素符號)
(2)寫出X隔絕空氣分解的化學(xué)方程式___________________________________________;
(3)檢驗溶液A中最主要金屬陽離子的方法是____________________;
(4)由沉淀轉(zhuǎn)化為紅棕色固體的一系列操作包括:過濾、_______、灼燒、________和稱量。
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