【題目】二甲醚不僅是重要的化工原料,而且還是性能優(yōu)良的能源和車用燃料,F(xiàn)代工業(yè)上可通過(guò)煤化工的產(chǎn)物CO和H2來(lái)合成二甲醚,其主要反應(yīng)為:
(。CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H= -90.1kJ·mol-1
(ⅱ)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H= -24.5kJ·mol-1
(1)寫出CO和H2來(lái)直接合成二甲醚的熱化學(xué)方程式________。
(2)溫度T時(shí),在容積為2.00L的某密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)(。,反應(yīng)過(guò)程中相關(guān)數(shù)據(jù)如圖1所示。
①下列說(shuō)法能表明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是______。
a.容器中氣體的壓強(qiáng)不再變化 b.混合氣體的密度不再變化
c.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化 d.2υ正(H2)=υ逆(CH3OH)
②該化學(xué)反應(yīng)0~10min的平均速率υ(H2)=_____。
③其他條件不變時(shí),15mim時(shí)再向容器中加入等物質(zhì)的量的CO和H2,則H2的轉(zhuǎn)化率____(填增大、不變或減。。
④對(duì)應(yīng)氣相反應(yīng),常用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(pB)代替某物質(zhì)的量濃度(cB)表示平衡常數(shù)(以Kp表示),其中,pB=p總×B的體積分?jǐn)?shù);若在T時(shí)平衡氣體總壓強(qiáng)為p總,則該反應(yīng)Kp=_____。
⑤圖2表示氫氣轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的趨勢(shì),請(qǐng)解釋T0后氫氣轉(zhuǎn)化率的變化原因__________。
(3)二甲醚燃料電池的工作原理如圖所示,則X電極的電極反應(yīng)式為__________。用該電池對(duì)鐵制品鍍銅,當(dāng)鐵制品質(zhì)量增加12.8g時(shí),理論上消耗二甲醚的質(zhì)量為_________g。(精確到0.01)
【答案】2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-204.7kJ/mol ac 0.06mol/(Lmin) 增大 該反應(yīng)是放熱反應(yīng),T0后溫度升高,平衡逆向移動(dòng),氫氣的轉(zhuǎn)化率減小 CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+ 1.53
【解析】
根據(jù)蓋斯定律,對(duì)熱化學(xué)方程式進(jìn)行加減可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式;根據(jù)“逆向相等、變量不變”,進(jìn)行化學(xué)平衡狀態(tài)的判定;利用化學(xué)反應(yīng)速率的定義式進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率的求算;根據(jù)Kp的含義計(jì)算Kp;根據(jù)離子移動(dòng)方向確定原電池的正負(fù)極,結(jié)合電子守恒計(jì)算。
(1)根據(jù)蓋斯定律,將i式乘以2與ii式直接相加,得出直接合成二甲醚的熱化學(xué)方程式:2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-204.7kJ/mol;
(2)①恒容恒溫條件下,反應(yīng)物與生成物均為氣體,且反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不同,此時(shí)壓強(qiáng)是一個(gè)變量,當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡,a項(xiàng)正確;容器體積始終不變,氣體總質(zhì)量不變,則混合氣體的密度始終不變,密度不再變化不能作為反應(yīng)平衡的判斷依據(jù),b項(xiàng)錯(cuò)誤;平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化,說(shuō)明容器中分子總數(shù)不再變化,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),c項(xiàng)正確;2υ正(H2)=υ逆(CH3OH)時(shí)反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài),d項(xiàng)錯(cuò)誤;所以答案選擇ac;
②由圖可知,從0min~10min之間氫氣的物質(zhì)的量減少了1.2mol,容器為2L,則H2表示的平均反應(yīng)速率為1.2mol÷2L÷10min=0.06mol/(Lmin);
③加入等物質(zhì)的量的一氧化碳與氫氣,比例與最初投料比例相同,相當(dāng)于容器壓強(qiáng)增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),則轉(zhuǎn)化率增大;
④先據(jù)圖看出所得平衡體系中CO、H2、CH3OH的物質(zhì)的量分別為:1.4mol、0.8mol、0.6mol,它們的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)依次為0.5、、,依據(jù)分壓的定義求得對(duì)應(yīng)的分壓依次為:0.5P總、 P總、P總,代入Kp的定義式可得Kp=;
⑤該反應(yīng)是放熱反應(yīng),T0后溫度升高,平衡逆向移動(dòng),氫氣的轉(zhuǎn)化率減;
(3)從氫離子的移動(dòng)方向上,可以判斷出X 極為原電池的負(fù)極,其電極反應(yīng)式為:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+;用該電池對(duì)鐵鍍銅,鐵制品增加 12.8g,則生成銅0.2mol,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.4mol,根據(jù)CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+可算出二甲醚的物質(zhì)的量為mol,其質(zhì)量為1.53g。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】如右圖所示,將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中。下列分析正確的()
A. K1閉合,鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-=H2↑
B. K1閉合,石墨棒周圍溶液堿性增強(qiáng)
C. K2閉合,鐵棒不會(huì)被腐蝕,屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法
D. K2閉合,電路中通過(guò)0.002NA個(gè)電子時(shí),兩極共產(chǎn)生0.001mol氣體
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】NaNO2是一種食品添加劑,過(guò)量攝入能致癌。酸性KMnO4溶液與NaNO2反應(yīng)的方程式是MnO4-+NO2-+→Mn2++NO3-+H2O。下列敘述中正確的是( )
A.中的粒子是OH-B.該反應(yīng)中NO2-被還原
C.反應(yīng)過(guò)程中溶液的酸性增強(qiáng)D.生成1molNaNO3需消耗0.4molKMnO4
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列有關(guān)熱化學(xué)方程式書寫及對(duì)應(yīng)表述均正確的是( )
A. 密閉容器中,9.6g硫粉與11.2g鐵粉混合加熱生成硫化亞鐵17.6g時(shí),放出19.12kJ熱量.則Fe(s)+S(s)═FeS(s)△H=-95.6kJ.mol-1
B. HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱△H=-57.3kJ/mol,則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱△H=2×(-57.3)kJ/mol
C. 已知1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水所放出的熱量為285.5kJ,則水分解的熱化學(xué)方程式:2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)△H=+285.5kJ.mol-1
D. 已知2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=-22.1kJ.mol-1則可知C的燃燒熱△H=-110.5kJ.mol-1
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】鐵和鈷是重要的過(guò)渡元素。
(1)鈷位于元素周期表中第___族,基態(tài)鈷原子中未成對(duì)電子的個(gè)數(shù)為_____。
(2)[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名稱是三硝酸六尿素合鐵(Ⅲ),是一種重要的配合物。該化合物中中心離子Fe3+的核外價(jià)電子排布式為___;尿素分子中氮原子的雜化方式是___,尿素中所含非金屬元素的電負(fù)性由大到小的順序是___。
(3)Co(NH3)5BrSO4可形成兩種結(jié)構(gòu)的鈷的配合物,已知Co3+的配位數(shù)是6,為確定鈷的配合物的結(jié)構(gòu),現(xiàn)對(duì)兩種配合物進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
在第一種配合物溶液中加硝酸銀溶液產(chǎn)生白色沉淀。
在第二種配合物溶液中加入硝酸銀溶液產(chǎn)生淡黃色沉淀,則第二種配合物的配體為_____。
(4)離子化合物CaC2的一種晶體結(jié)構(gòu)如圖1所示,從鈣離子看,屬于____堆積,其配位數(shù)是_____;一個(gè)晶胞中平均含有的π鍵的個(gè)數(shù)為_____。
(5)科學(xué)研究結(jié)果表明。碳的氧化物CO2能夠與H2O借助于太陽(yáng)能制備HCOOH,其反應(yīng)原理如下:2CO2+2H2O=2HCOOH+O2,則生成的HCOOH分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比是____。
(6)奧氏體是碳溶解在γ-Fe中形成的一種間隙固溶體,無(wú)磁性,其晶胞如圖2所示,則該物質(zhì)的化學(xué)式為______,若晶體密度為ρg/cm3,則晶胞中最近的兩個(gè)碳原子的距離為_____pm(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示,寫出計(jì)算式即可)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】侯氏制堿法是中國(guó)傳統(tǒng)工業(yè)方法,此方法制備Na2CO3一直在工業(yè)上沿用至今。其原理如下:①NH3+H2O+CO2=NH4HCO3
②NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓
③2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
某化學(xué)興趣小組模擬“侯氏制堿法”制純堿并進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
Ⅰ.制備純堿:先以NaCl、NH3、CO2和水等為原料,用如圖所示裝置制取NaHCO3,然后再將NaHCO3制成Na2CO3。
(1)裝置丙中反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。
(2)裝置乙的作用是___。為防止污染空氣,尾氣中的___需要進(jìn)行吸收處理。
(3)用裝置丙中產(chǎn)生的NaHCO3制取Na2CO3時(shí),需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有___。
Ⅱ.測(cè)定所得產(chǎn)品的組成和純度
(4)檢驗(yàn)純堿樣品中是否混有NaHCO3,請(qǐng)選擇下列裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),并完成下表:
選擇的裝置(填編號(hào)) | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 |
___ | ___ | 樣品中含NaHCO3 |
(5)測(cè)定該純堿樣品的純度:稱取m1g樣品,置于小燒杯中,加水溶解,滴加足量CaCl2溶液。將反應(yīng)混合物過(guò)濾、洗滌、干燥、稱量,得到固體的質(zhì)量為m2g。則該純堿樣品的純度為___。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】參照反應(yīng)Br+H2→HBr+H的能量隨反應(yīng)歷程變化的示意圖,下列敘述中正確的是
A. 反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量
B. 正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
C. 該反應(yīng)的逆反應(yīng)是吸熱過(guò)程
D. 圖中可以看出,HBr的能量一定高于H2的能量
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】我國(guó)科學(xué)家在天然氣脫硫研究方面取得了新進(jìn)展,利用如圖裝置可發(fā)生反應(yīng):H2S+O2=H2O2+S,已知甲池中發(fā)生的反應(yīng):
下列說(shuō)法正確的是( )
A. 甲池中碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為AQ+2H+-2e-=H2AQ
B. 乙池溶液中發(fā)生的反應(yīng)為H2S+I3-=3I-+S+2H+
C. 該裝置中電能轉(zhuǎn)化為光能
D. H+從甲池移向乙池
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】按第26屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)重新定義,阿伏加德羅常數(shù)(NA)有了準(zhǔn)確值6.02214076×1023。下列說(shuō)法正確的是
A. 18 gT2O中含有的中子數(shù)為12NA
B. 用23.5gAgI與水制成的膠體中膠體粒子數(shù)目為0.1NA
C. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24LCl2全部溶于水所得溶液中的Cl-數(shù)目為0.1NA
D. 1mol某烷烴CnH2n+2(n≥1)分子中含有的共價(jià)鍵數(shù)為(3n+1)NA
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