【題目】(1)由工業(yè)合成氣(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制備二甲醚,涉及以下四個可逆反應(yīng):
甲醇合成反應(yīng):
(i)CO(g) +2H2(g)==CH3OH(g) △H 1=-90.1kJ·mol-1;
(ii)CO2(g)+3H2(g)== CH3OH(g) +H2O(g) △H2=-49.0kJ·mol-1;
水煤氣變換反應(yīng):(iii)CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+ H2(g) △H3=-41.1kJ·mol-1;
二甲醚合成反應(yīng):(iv)2CH3OH(g) ==CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H4=-24.5kJ·mol-1;
①由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學(xué)方程式為____________________________。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理,分析增大壓強對直接制備二甲醚反應(yīng)的影響:___________________________________。
②反應(yīng)( ii )的平衡常數(shù)表達式為K=______________。
(2)現(xiàn)以二甲醚燃料電池,采用電解法來處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2O72-),實驗室利用如圖2裝置模擬該法:
①M電板(a為CO2)的電極反應(yīng)式為________________________;電解池陽極的電極反應(yīng)式為_______________________________________。
②請寫出電解池中Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+的離子反應(yīng)方程式:__________________________。
③已知25 ℃時,Ksp[Cr(OH)3]=6.4×10-31。一般以離子濃度≤1×10-5 mol/L作為該離子除盡的標準。處理廢水時,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去,當溶液的pH=6時,c(Cr3+)=______,Cr3+ ___ (填“是”或“否”)被除盡。
【答案】 2CO(g)+4H2(g)==CH3OCH3(g)+H2O(g)△H =-204.7kJ·mol-1 壓強升高使平衡右移,CO和H2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加,另外壓強升高使CO和H2濃度增加,反應(yīng)速率增大 c(CH3OH)c(H2O)/c(CO2)c3(H2) CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+ Fe-2e-=Fe2+ Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O 6.4×10-7mol/L 是
【解析】(1)(i)CO(g)+2H2(g)==CH3OH(g)△H1=-90.1kJ·mol-1; (iv)2CH3OH(g)==CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24.5kJ·mol-1;根據(jù)蓋斯定律:i×2+iv得到:2CO(g)+4H2(g)==CH3OCH3(g)+H2O(g)△H =-204.7kJ·mol-1;該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),增加壓強平衡正向進行,反應(yīng)速率增大,CO和H2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加,另外壓強升高使CO和H2濃度增加,反應(yīng)速率增大;正確答案: CO(g)+4H2(g)==CH3OCH3(g)+H2O(g)△H =-204.7kJ·mol-1;壓強升高使平衡右移,CO和H2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加,另外壓強升高使CO和H2濃度增加,反應(yīng)速率增大。
②(ii)CO2(g)+3H2(g)== CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-49.0kJ·mol-1;反應(yīng)(ii)的平衡常數(shù)表達式為K=c(CH3OH)c(H2O)/c(CO2)c3(H2);正確答案:c(CH3OH)c(H2O)/c(CO2)c3(H2)。
(2) ①根據(jù)氫離子移動方向,M電板為原電池的負極,甲醚發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生CO2,電極反應(yīng)式為:CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+;金屬鐵做陽極,失電子,發(fā)生氧化反應(yīng), 電極反應(yīng)式為:Fe-2e-=Fe2+;正確答案:CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+;Fe-2e-=Fe2+。
②陽極鐵失電子變?yōu)閬嗚F離子,具有還原性,被Cr2O72-氧化為鐵離子,Cr2O72-本身還原為Cr3+,離子反應(yīng)方程式: Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O;正確答案:Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O。
③當溶液的pH=6時,c(H+)=10-6mol/L,c(OH-)=10-8mol/L,Ksp[Cr(OH)3]= c(Cr3+)×c3(OH-)=6.4×10-31, c(Cr3+)=6.4×10-31/(10-8)3=6.4×10-7mol/L,如果以離子濃度≤1×10-5mol/L作為該離子除盡的標準,6.4×10-7mol/L<1×10-5mol/L,Cr3+是被除盡;正確答案:6.4×10-7mol/L ;是。
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【題目】電解硫酸鈉溶液生產(chǎn)硫酸和燒堿的裝置如圖所示,其中陰極和陽極均為惰性電極。測得同溫同壓下,氣體甲與氣體乙的體積比約為1:2,下列有關(guān)說法正確的是(說明:陽離子交換膜只允許陽離子通過,陰離子交換膜只允許陰離子通過)
A. a電極反應(yīng)式為:2H++2e—=H2↑ B. 產(chǎn)物丙為硫酸
C. d為陰離子交換膜 D. Na2SO4溶液濃度增大
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【題目】某同學(xué)用下圖裝置電解硫酸鉀溶液來獲得氧氣、氫氣、硫酸和氫氧化鉀。
(1)X極與電源的________(填“正”或“負”)極相連,氫氣從________(填“A”“B”“C”或“D”)口導(dǎo)出。
(2)離子交換膜只允許一類離子通過,則M為________(填“陰離子”或“陽離子”,下同)交換膜,N為________交換膜,圖中少量硫酸和少量氫氧化鉀的作用是________________________________________。
(3)若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池(石墨為電極),則電池負極的電極反應(yīng)式為______________________________________________。
(4)若使用鉛蓄電池作電源完成上述電解,當制得11.2 L標準狀況下的氫氣時,理論上鉛蓄電池消耗硫酸________ mol,正極板質(zhì)量增加______g,負極板質(zhì)量增加________g。
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【題目】溶液中的化學(xué)反應(yīng)大多是離子反應(yīng)。根據(jù)要求回答下列問題:
(1)鹽堿地(含較多Na2CO3、NaCl)不利于植物生長,試用離子方程式表示鹽堿地呈堿性的原因:____________________________________。
(2)已知水存在平衡2H2OH3O++OH-,向水中加入NaHSO4固體,水的電離平衡________移動,所得溶液顯________性。
(3)若取pH、體積均相等的NaOH溶液和氨水分別加水稀釋m倍、n倍,稀釋后pH仍相等,則m________ n(填“>”“<”或“=”)。
(4)常溫下,在pH=6的CH3COOH與CH3COONa的混合溶液中,由水電離出來的c(OH-)=________mol·L-1。
(5)已知:常溫下,NH3·H2O的電離平衡常數(shù)Kb=1.75×10-5,H2CO3的電離平衡常數(shù)Ka1和Ka2分別為4.4×10-7和5.6×10-11, 依據(jù)上述Kb>__________(填“Ka1” 或“ Ka2”)可推知NH4HCO3溶液的酸堿性是________性。
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【題目】工業(yè)上采用FeSO4和NaOH為主要原料、在堿性條件下通入空氣氧化沉淀制備鐵磁粉Fe3O4,其原理如下:
①FeSO4 +2NaOH==Fe(OH)2↓ +Na2SO4
②4Fe(OH)2+O2 +2H2O= =4Fe(OH)3↓
③Fe(OH)2+2Fe(OH)3 Fe3O4+4H2O
硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度:
溫度/℃ | 0 | 10 | 30 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
溶解度/g | 14.0 | 17.0 | 25.0 | 33.0 | 35.3 | 33.0 | 30.5 | 27.0 |
I.(問題討論)
(1)溶解時,所用熱水的溫度約為___________,目的是_______________________________________。
(2)副產(chǎn)品芒硝的化學(xué)式是_______________________。
(3)為了檢驗產(chǎn)品是否洗滌干凈,需要進行的實險操作是________________________________。
II.(組成確定)
資料顯示:①鐵的氯氧化物在受熱時分解生成鐵的氧化物(化合價不變);
②Fe2O3和CO反應(yīng)是隨溫度升高而逐步進行的,先生成Fe3O4 ,再生成FeO(黑色),最后生成Fe。
為確定用以上方法制得的產(chǎn)品的純度,稱取23.28g該樣品利用圖2裝置進行實驗探究。
(1)該組同學(xué)欲通過稱量B裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化來計算并確認該樣品中的雜質(zhì)。B中的最佳試劑是________(填字母),B中帶孔玻璃球泡的作用是____________________________________。
A.澄清石灰水 B.氫氧化鈉濃溶液 C.稀鹽酸 D.水
(2)上述實驗過程中,CO氣體除作為反應(yīng)物外,能起到的作用還有:
①實驗開始時,排盡裝置中的空氣,防止加熱時發(fā)生爆炸;
②停止加熱后,繼續(xù)通CO氣體,防止生成物被氧化,防止B中的溶液倒吸入A中,還可以_______,以提高實驗的精確度。
(3)利用儀器測定并繪制出反應(yīng)過程中A裝置中玻璃管內(nèi)的固體質(zhì)量隨溫度的變化曲線,如圖3:
①樣品中含有的雜質(zhì)成分是_____________________(填化學(xué)式)。
②樣品中雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為_____ %(保留2位小數(shù))。
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【題目】配合物Fe(CO)5的熔點一20℃,沸點103℃?捎糜谥苽浼冭F。Fe(CO)5的結(jié)構(gòu)如圖所示。
(1)基態(tài)Fe原子的價電子排布式是_____________________;Fe(CO)5晶體類型屬于__________晶體。
(2)CO分子中C、O原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),CO分子的結(jié)構(gòu)式是________,寫出與CO互為等電子體的分子的電子式:___________________。
(3)C、O、Fe的第一電離能由大到小的順序為_______________________。
(4)關(guān)于Fe(CO)5,下列說法正確的是______。
A. Fe(CO)5是非極性分子,CO是極性分子 B. Fe(CO)5中Fe原子以sp3雜化方式與CO成鍵
C.1molFe(CO)5含有10mol配位鍵 D.Fe(CO)5==Fe+5CO反應(yīng)中沒有新化學(xué)鍵生成
(5)鐵的三種晶體的晶胞均為立方晶胞,三種晶體的晶胞如下圖所示。
①上述三種晶體的晶胞中屬于面心晶胞的是______(填“a”“δ””或“γ”)-Fe。
②a-Fe晶胞中鐵原子的配位數(shù)為_______________。
③γ-Fe晶胞的邊長為apm,則γ-Fe單質(zhì)的密度為____g/cm3(NA表示阿伏伽德羅常數(shù)的值,列出計算式即可)。
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【題目】Na2O2是呼吸面具中常用的供氧劑,下列關(guān)于Na2O2的敘述正確的是( )
A. Na2O2中陰、陽離子的個數(shù)比為1:1
B. Na2O2分別與水、CO2反應(yīng),產(chǎn)生相同量的O2時,需要水和CO2的物質(zhì)的量相等
C. Na2O2與CO2反應(yīng)過程中,只做氧化劑
D. Na2O2與SO2的漂白原理相同
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】如圖表示不同化學(xué)元素所組成的化合物,以下說法不正確的是( )
A. 若①是某種大分子的基本組成單位,則①是氨基酸
B. 若②是生命活動的主要能源物質(zhì),則②是糖類
C. 若②是細胞中的儲能物質(zhì),則②一定是脂肪
D. 若③是攜帶遺傳信息的大分子物質(zhì),則③一定是核酸
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