【題目】煤的氣化得CO和H2,在催化劑存在條件下進(jìn)一步合成甲醇(反應(yīng)I),并同時(shí)發(fā)生反 應(yīng)II.

I.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1 = -81 kJ mol-1

II. CO(g)+H2(g) C(s)+H2O (g) △H2

已知:①2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H3 =-221 kJ mol-1

② H2O(g)=H2O(1) △H4 =-44.0 kJ mol-1

③H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為285. 8 kJ mol-1

④反應(yīng)過(guò)程中催化劑對(duì)選擇性會(huì)產(chǎn)生影響,甲醇選擇性是指轉(zhuǎn)化的CO中生成甲醇的百分比。

請(qǐng)回答:

(1)反應(yīng) II 中△H2 =______ kJ mol-1

(2)為減弱副反應(yīng)II的發(fā)生,下列采取的措施合理的是_________。

A.反應(yīng)前加入少量的水蒸氣 B.增壓

C.降低反應(yīng)溫度 D.使用合適催化劑,平衡前提高甲醇的選擇性

(3)在常壓下,CO和H2的起始加入量為10 mol、14 mol,容器體積為10 L.選用Cu/NiO催化劑,升高溫度在450℃時(shí)測(cè)得甲醇的選擇性為80%,CO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示,則此溫度下反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=_______,并說(shuō)明CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減小的原因:____________

(4)350℃時(shí)甲醇的選擇性為90%,其他條件不變,畫(huà)出350℃時(shí)甲醇的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線。_________________

(5)甲醇燃料電池由甲醇電極、氧電極和質(zhì)子交換膜構(gòu)成,寫(xiě)出負(fù)極的電極反應(yīng)式:_________。實(shí)驗(yàn)證明CO在酸性介質(zhì)中可電解產(chǎn)生甲醇,寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng)式:__________。

【答案】 -131.3 AD 3.2 在150℃至350℃時(shí),測(cè)量時(shí),反應(yīng)I、II未達(dá)到平衡,隨溫度升高,CO轉(zhuǎn)化率增大,350℃后測(cè)量時(shí),反應(yīng)I、II已達(dá)到平衡,兩反應(yīng)均放熱,平衡逆向移動(dòng),CO轉(zhuǎn)化率減小 (說(shuō)明:平衡時(shí),n=6.3) CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+ CO+4H++4e-=CH3OH

【解析】(1)本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算,①2C(s)+O2(g)=2CO(g),② H2O(g)=H2O(1) ,③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ·mol-1,根據(jù)II,得出:③-②-①/2,△H2=-131.3kJ·mol-1;(2)本題考查化學(xué)平衡的移動(dòng),減弱II的發(fā)生,要求II的平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),A、加入少量的水蒸氣,增加II的生成物的濃度,平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,COH2的量增加,反應(yīng)I向正反應(yīng)方向進(jìn)行,故A正確;B、增大壓強(qiáng),反應(yīng)II向正反應(yīng)方向進(jìn)行,不利于甲醇的生成,故B錯(cuò)誤;C、兩個(gè)反應(yīng)都是放熱反應(yīng),降低溫度,平衡都向正反應(yīng)方向移動(dòng),不利于甲醇的生成,故C錯(cuò)誤;D、根據(jù)信息④,使用合適的催化劑,提高甲醇的選擇性,有利于甲醇的生成,故D正確;(3)考查化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算,

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

起始: 10 14 0

變化: 10×50%×80% 8 4 根據(jù)信息,有1molCO1molH2參與反應(yīng)II,因此達(dá)到平衡,COH2的物質(zhì)的量都是5,甲醇的物質(zhì)的量為4mol,根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式,K=,代入數(shù)值解得K=3.2,在150℃至350℃時(shí),測(cè)量時(shí),反應(yīng)I、II未達(dá)到平衡,隨溫度升高,CO轉(zhuǎn)化率增大,350℃后測(cè)量時(shí),反應(yīng)I、II已達(dá)到平衡,兩反應(yīng)均放熱,平衡逆向移動(dòng),CO轉(zhuǎn)化率減小 ;(4)考查化學(xué)平衡計(jì)算,根據(jù)(3)的分析,當(dāng)350℃時(shí),甲醇的選擇性為90%,達(dá)到平衡n(CH3OH)=6.3,即圖像為:;(5)考查電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě),因?yàn)槭琴|(zhì)子交換膜,說(shuō)明環(huán)境是酸性,甲醇在負(fù)極上失電子,轉(zhuǎn)變成CO2,因此負(fù)極反應(yīng)式為: CH3OH+H2O-6e=CO2+6H ;根據(jù)電解原理,陰極上得電子,化合價(jià)降低,COC的化合價(jià)為+2價(jià),甲醇中C的化合價(jià)為-2價(jià),因此陰極反應(yīng)式為CO+4H+4e=CH3OH。

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已知:①浸出液中含有的陽(yáng)離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等.

②沉淀I中只含有兩種沉淀。

③流程中部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表.

沉淀物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Co(OH)2

Al(OH)3

Mn(OH)2

開(kāi)始沉淀

2.7

7.6

7.6

4.0

7.7

完全沉淀

3.7

9.6

9.2

5.2

9.8

(1)浸出過(guò)程中Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為___________。

(2)NaClO3在浸出液中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為_________________。

(3)加入Na2CO3調(diào)PH至5.2,目的是__________________________;萃取劑層含錳元素,則沉淀II的主要成分為_____________。

(4)操作I包括:將水層加入濃鹽酸調(diào)整PH為2~3,___________、____________、過(guò)濾、洗滌、減壓烘干等過(guò)程。

(5)為測(cè)定粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O含量,稱(chēng)取一定質(zhì)量的粗產(chǎn)品溶于水,加入足量硝酸酸化的硝酸銀溶液,過(guò)濾、洗滌、干燥,測(cè)沉淀質(zhì)量。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%,其原因可能是____________________(回答一條原因即可)。

(6)將5.49g草酸鈷晶體(CoC2O4·2H2O)置于空氣中加熱,受熱過(guò)程中不同溫度范圍內(nèi)分別得到一種固體物質(zhì),其質(zhì)量如下表.

溫度范圍/℃

固體質(zhì)量/g

150~210

4.41

290~320

2.41

經(jīng)測(cè)定,整個(gè)受熱過(guò)程,只產(chǎn)生水蒸氣和CO2氣體,則290~320℃溫度范圍,剩余的固體物質(zhì)化學(xué)式為__。

[已知: CoC2O4·2H2O的摩爾質(zhì)量為183g·mol-1

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【題目】五種短周期元素在元素周期表中的位置如圖所示,已知:E元素原子的最外層電子數(shù)是次外層的2倍。下列說(shuō)法不正確的是

A. X有多種氫化物 B. 簡(jiǎn)單陰離子的半徑:Y>Z

C. 氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:W>Y>Z D. Y的氫化物與Z單質(zhì)能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

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A. ABC B. ACB C. CBA D. BCA

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【題目】冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞類(lèi)似,如圖,下列有關(guān)冰晶胞說(shuō)法正確的是( )

A. 冰晶胞內(nèi)水分子間以共價(jià)鍵結(jié)合

B. 每個(gè)冰晶胞平均含有4個(gè)水分子

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【題目】曾有制藥廠違反規(guī)定,購(gòu)入工業(yè)用“二甘醇”代替醫(yī)用丙二醇(C2H8O2)作輔料,用于“亮菌甲素注射液”的生產(chǎn),導(dǎo)致多名患者腎功能衰歇而死亡。二甘醇又稱(chēng)乙二醇醚,分子式為C4H10O3(HO-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH),二甘醇是一種重要的化工原料,用途十分廣泛。二甘醇一般的合成路線為:

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)下列關(guān)于“丙二醇和“二甘醇”及“乙二醇”的有關(guān)說(shuō)法正確的是____________

A.丙二醇是乙二醇的同系物

B.它們具有相同種類(lèi)和數(shù)目的官能團(tuán),性質(zhì)上完全相同

C.“丙二醇”和“二甘醇”在病人體內(nèi)都能被氧化為草酸

D.分離“丙二醇”和“二甘醇”可采用分液的方法

(2)過(guò)程I是石油加工中常用步驟,其名稱(chēng)為_______

(3)從物質(zhì)B到物質(zhì)C的過(guò)程如果條件控制不好會(huì)生成物質(zhì)E,E可用于金屬的切割,寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室制備E的化學(xué)方程式___________,則為了能得到二甘醇D,物質(zhì)B到物質(zhì)C的反應(yīng)條件是_________,該反應(yīng)屬于________(填反應(yīng)類(lèi)型)。寫(xiě)出B可能生成E的化學(xué)方程式______

(4)反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式為:____________。

(5)A的一種同系物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為請(qǐng)用系統(tǒng)命名法對(duì)其命名_______________。

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【題目】W、X、Y、Z是四種常見(jiàn)的短周期元素,其原子半徑隨原子序數(shù)變化如圖所示。已知W的一種核素的質(zhì)量數(shù)為18,中子數(shù)為10;XNe原子的核外電子數(shù)相差lY的單質(zhì)是一種常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料;Z的非金屬性在同周期元素中最強(qiáng)。下列說(shuō)法不正確的是

A. 對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)單離子半徑:W>X

B. 對(duì)應(yīng)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:Y<Z

C. 化合物XZW既含離子鍵,又含共價(jià)鍵

D. Z的氫化物和X的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的溶液均能與Y的氧化物反應(yīng)

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