【題目】能源短缺是人類社會面臨的重大問題.甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。
(1)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
反應(yīng)Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H2
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是________(填“I”或“Ⅱ”);
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)I在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)
溫度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
由表中數(shù)據(jù)判斷△H1________0 (填“>”、“=”或“<”);
③某溫度下,將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為________,此時的溫度為________(從上表中選擇);
(2)已知在常溫常壓下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=﹣1275.6kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=﹣566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) △H=﹣44.0kJ/mol
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式:___________;
(3)某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理,設(shè)計如圖所示的電池裝置。
①該電池正極的電極反應(yīng)為___________;
②工作一段時間后,測得溶液的pH減小,該電池總反應(yīng)的離子方程式為___________。
【答案】Ⅰ < 80% 250℃ CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=﹣442.8kJ∕mol O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ 2CH3OH+3O2+4OH﹣=2CO32﹣+6H2O
【解析】
(1)①根據(jù)“原子經(jīng)濟(jì)”的概念分析判斷;②根據(jù)溫度對平衡移動的影響分析判斷;③利用三段式計算各自組分物質(zhì)的量變化量、平衡時的物質(zhì)的量,依據(jù)轉(zhuǎn)化率概念計算CO的轉(zhuǎn)化率;根據(jù)濃度計算出平衡常數(shù),再判斷溫度;
(2)根據(jù)蓋斯定律計算書寫熱化學(xué)方程式;
(3)堿性甲醇燃料電池中,負(fù)極上CH3OH發(fā)生氧化反應(yīng),正極上氧氣發(fā)生還原反應(yīng),據(jù)此書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。
①“原子經(jīng)濟(jì)”是指在化學(xué)品合成過程中,所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中,分析反應(yīng)可知,反應(yīng)Ⅰ符合“原子經(jīng)濟(jì)”,故答案為:Ⅰ;
②由表數(shù)據(jù)可知,溫度升高,平衡常數(shù)減小,說明平衡逆向進(jìn)行,逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),正反應(yīng)放熱反應(yīng),即△H1<0,故答案為:<;
③按反應(yīng)Ⅰ充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,測得c(CO)=0.2mol/L,CO的物質(zhì)的量為0.4mol;
CO (g)+2H2 (g)CH3OH (g)
起始量(mol) 2 6 0
變化量(mol) 1.6 3.2 1.6
平衡量(mol) 0.4 2.8 1.6
CO的轉(zhuǎn)化率=×100%=80%,此時的平衡常數(shù)為:K=≈2.041,所以溫度為250℃,故答案為:80%;250℃;
(2)①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g) △H1=-1 275.6kJmol-1,②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g) △H2=-566.0kJmol-1,③H2O(g)═H2O(l) △H3=-44.0kJmol-1,根據(jù)蓋斯定律,由[①-②+③×4]得CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(l) △H=-442.8kJ/mol,故答案為:CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(l) △H=-442.8kJ/mol;
(3)①堿性甲醇燃料電池中,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案為:O2+2H2O+4e-=4OH-;
②根據(jù)①的分析,該電池工作時,總反應(yīng)式為2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,故答案為:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氫型陽離子交換樹脂(HR)可使水中的鈣、鎂離子通過離子交換而除去,羥型陰離子交換樹脂(ROH)可以使氯離子等陰離子通過離子交換而除去,現(xiàn)代海水的一種淡化方法是使海水(含鈣離子、鎂離子、鈉離子、氯離子等)依次通過兩種離子交換樹脂A、B (如圖所示),
下列敘述中不正確的是( )
A.若兩柱中均交換完全,從B處出來的淡水為中性
B.A柱為氫型離子交換樹脂(HR), B柱為羥型離子交換樹脂(ROH)
C.HR與鈣離子的交換可表示為; 2HR+Ca2+=CaR2+2H+
D.兩種交換樹脂均可以持續(xù)使用,無需處理
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列各關(guān)系式中能說明反應(yīng)N2+3H22NH3已達(dá)到平衡狀態(tài)的是( )
A. 3v正(N2)=v正(H2) B. v正(N2)=v逆(NH3)
C. 2v正(H2)=3v逆(NH3) D. v正(N2)=3v逆(H2)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氧化鉻綠(Cr2O3)的性質(zhì)獨(dú)特,在冶金、顏料等領(lǐng)域有著不可替代的地位。一種利用淀粉水熱還原鉻酸鈉制備氧化鉻綠的工藝流程如下:
已知:①向含少量Na2CO3的鉻酸鈉堿性溶液中通入CO2可制得不同碳化率的鉻酸鈉碳化母液;
②“還原”反應(yīng)劇烈放熱,可制得Cr(OH)3漿料。
(1)該工藝中“還原”反應(yīng)最初使用的是蔗糖或甲醛,后來改用價格低廉的淀粉。請寫出甲醛(HCHO)與鉻酸鈉(Na2CrO4)溶液反應(yīng)的離子方程式_________。
(2)將混合均勻的料液加入反應(yīng)釜,密閉攪拌,恒溫發(fā)生“還原”反應(yīng),下列有關(guān)說法錯誤的是_____(填標(biāo)號)。
A 該反應(yīng)一定無需加熱即可進(jìn)行 B 必要時可使用冷卻水進(jìn)行溫度控制
C 鉻酸鈉可適當(dāng)過量,使淀粉充分反應(yīng) D 應(yīng)建造廢水回收池,回收含鉻廢水
(3)測得反應(yīng)完成后在不同恒溫溫度、不同碳化率下Cr(Ⅵ)還原率如下圖。實(shí)際生產(chǎn)過程中Cr(Ⅵ)還原率可高達(dá)99.5%以上,“還原”階段采用的最佳反應(yīng)條件為_________。
(4)濾液中所含溶質(zhì)為_______。該水熱法制備氧化鉻綠工藝的優(yōu)點(diǎn)有_________、________(請寫出兩條)。
(5)由水熱法制備的氫氧化鉻為無定型氫氧化鉻[Cr(OH)3·nH2O]。將洗滌并干燥后的氫氧化鉻濾餅充分煅燒,質(zhì)量損失與固體殘留質(zhì)量比為9:19,經(jīng)計算得出n=_________。
(6)重鉻酸鈉(Na2Cr2O7·H2O)與硫酸銨熱分解法也是一種生產(chǎn)氧化鉻綠的方法,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氣體對環(huán)境無害,其化學(xué)反應(yīng)方程式為_________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】苯乙酮常溫下為無色晶體或淺黃色油狀液體,是山楂、含羞草、紫丁香等香精的調(diào)合原料,并廣泛用于皂用香精和煙草香精中,可由苯經(jīng)下述反應(yīng)制備:
+(CH3CO)2O +CH3COOH
NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。下列有關(guān)說法正確的是
A.氣態(tài)苯乙酮的密度是氣態(tài)乙酸密度的2倍
B.1mol苯所含的化學(xué)單鍵數(shù)目為12 NA
C.0.5mol乙酸酐中含有的電子數(shù)目為27 NA
D.1L2mol/LCH3COOH溶液與足量鈉反應(yīng)生成的氣體分子數(shù)為NA
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】無水三氯化鉻(CrCl3)為紫色晶體,在工業(yè)上主要用作媒染劑和催化劑,某化學(xué)小組用Cr2O3和CCl4在高溫下制備無水三氯化鉻,部分實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
已知:①CrCl3熔點(diǎn)為83℃,易潮解,易升華,易溶于水但不易水解,高溫下易被氧氣氧化;②Cr2O3和CCl4在高溫下反應(yīng)的產(chǎn)物為CrCl3和光氣(COCl2 )。請回答下列問題:
(1)裝置A是氮?dú)庵苽溲b置,氮?dú)獾淖饔檬?/span>____________。
(2)裝置B的作用為________。裝置C和裝置E的水槽中應(yīng)分別盛有__________、____________。
(3)裝置D中生成CrCl3和光氣(COCl2 )的化學(xué)方程式為_________。
(4)該實(shí)驗(yàn)裝置有設(shè)計不合理的地方,請寫出改進(jìn)方法:_________(寫一點(diǎn)即可)
(5)產(chǎn)品中CrCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定:
(i)稱取0.3000 g得到的CrCl3樣品溶于水并于250mL容量瓶中定容。
(ii)取25.00mL樣品溶液于帶塞的錐形瓶中,加熱至沸騰后加入稍過量的Na2O2,稀釋并加熱煮沸,再加入過量的H2SO4酸化,將Cr3+氧化為Cr2O72-;再加入過量的KI固體,加塞搖勻,使鉻完全以Cr3+形式存在
(iii)加入1mL指示劑,用0.0250 mol·L-1標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定至終點(diǎn),平行測定三次,平均消耗標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液21.00mL(已知2Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI)
①ii中加入稍過量的Na2O2后要加熱煮沸,其主要原因是____________;加入KI發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________
②滴定實(shí)驗(yàn)可選用的指示劑為____________產(chǎn)品中CrCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______%(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】科學(xué)家利用回旋加速器進(jìn)行實(shí)驗(yàn),成功制成115號元素的原子。該原子在生成數(shù)秒后衰變成113號元素,115號元素的一種核素為。下列有關(guān)敘述中正確的是
A.核素的中子數(shù)為174B.115號與113號元素互為同位素
C.113號元素的原子的質(zhì)量數(shù)為113D.115號元素衰變成113號元素是化學(xué)變化
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在t℃時,將ag NH3完全溶于水,得到VmL溶液,假設(shè)該溶液的密度為ρg·cm-3,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ω,其中含NH4+的物質(zhì)的量為bmoL。下列敘述中不正確的是( )
A. 溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ω= ×100%
B. 溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度c=
C. 溶液中c(OH-)=+c(H+)
D. 上述溶液中再加入VmL水后,所得溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.5ω
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鈦的化合物如TiO2、Ti(NO3)4、TiCl4、Ti(BH4)2等均有著廣泛用途。
(1)寫出Ti的基態(tài)原子的外圍電子排布式_____。
(2)TiCl4熔點(diǎn)是﹣25℃,沸點(diǎn)136.4℃,可溶于苯或CCl4,該晶體屬于_____晶體;BH4﹣中B原子的雜化類型為_____。
(3)在 TiO2催化作用下,可將CN﹣氧化成CNO﹣,進(jìn)而得到N2。與CNO﹣互為等電子體的分子化學(xué)式為(只寫一種)________。
(4)Ti3+可以形成兩種不同的配合物:[Ti(H2O)6]Cl3(紫色),[TiCl(H2O)5]Cl2H2O(綠色)。綠色晶體中配體是_______。
(5)TiO2難溶于水和稀酸,但能溶于濃硫酸,析出含有鈦酰離子的晶體,鈦酰離子常成為鏈狀聚合形式的陽離子,其結(jié)構(gòu)形式如圖1,化學(xué)式為______。
(6)金屬鈦內(nèi)部原子的堆積方式是面心立方堆積方式,如圖2。若該晶胞的密度為ρgcm﹣3,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則該晶胞的邊長為___cm。
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