【題目】荊門天茂實業(yè)集團為新能源領域的先行者,在中南地區(qū)擁有最大的甲醇裝置并已建成年產(chǎn)50萬噸二甲醚裝置。由合成氣(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制備二甲醚,涉及如下反應。
甲醇合成反應:(i)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.1kJmol-1
二甲醚合成反應:(ii)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.9kJmol-1
(iii)2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)△H3=-29.1kJmol-1
回答下列問題:
(1)Al2O3是合成氣直接制備二甲醚反應催化劑的主要成分之一。工業(yè)上以鋁土礦制備較高純度Al2O3的主要工藝流程是(以化學方程式表示) 、 、2Al(OH)3 Al2O3 +3H2O。
(2)一定溫度時,反應(i)的平衡常數(shù)數(shù)值Kp = 4.80×10-2,向容器中充入2 mol H2和1 molCO,反應(i)達平衡狀態(tài)時,甲醇的分壓p(CH3OH)=24.0 kPa,則平衡時,混合氣體中CH3OH的物質(zhì)的量分數(shù)為__________(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度所得的平衡常數(shù),分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。
(3)二甲醚合成反應過程中兩反應能量變化如圖所示:
①反應速率較大的是__________(填序號 “ ii”、“ iii”),說明原因 。
②若在容器中加入催化劑,則E2 - E1將__________(填“變大”、“不變”或“變小”)。
(4)由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學方程式為 。根據(jù)化學反應原理,分析增加壓強對直接制備二甲醚反應的影響 。
【答案】(1)Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4;2NaAl(OH)4+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3;
(2)61.5%;(3)①ii;反應(ii)活化能低,在相同條件下反應速率較大;②不變;
(4)2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.1kJ/mol;該反應氣體分子數(shù)減少,壓強升高使平衡右移,CO和H2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加;壓強升高使CO和H2濃度增加,反應速率增大。
【解析】
試題分析:(1)氧化鋁表現(xiàn)兩性,可以是Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O、NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+Al(OH)3↓,也可以是Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O、AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;(2)設開始時CO的壓強為p,H2的壓強為2p,
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
起始: p 2p 0
變化: 24 48 24
平衡:p-24 2p-48 24
Kp=24/[(p-24)×(2p-48)2] =4.80×10-2,解得p=19.0kPa,甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)=分壓/總壓=24/(3×29-48)×100%=61.5%;(3)①根據(jù)能量變化,活化能越低,活化分子越多,化學反應速率越快,即反應反應速率較大的是ii;②E2-E1是反應的焓變,焓變只與始態(tài)和終態(tài)有關,使用催化劑只降低活化能,對焓變無影響,因此E2-E1不變;(4)2×(i)+(ii):2CO(g) + 4H2(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) △H=2△H1+△H2=-204.1kJ·mol-1;該反應氣體分子數(shù)減少,壓強升高使平衡右移,CO和H2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加;壓強升高使CO和H2濃度增加,反應速率增大。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】軍事上的“地表偽裝”是使軍事保護的外觀色彩、紅外反射與環(huán)境吻合。BASF是在20世紀70年代開發(fā)的系新型紅外偽裝還原染料,該染料為橄欖色或黑色。其化學結構為:
請完成下列問題:
(1)染料BASF的分子式可表示為C2n+24HxN2O6,則x=___________。
(2)1mol該物質(zhì)與Na反應產(chǎn)生氫氣的量及在催化劑作用下加成所需氫氣的量,其最大值(物質(zhì)的量)分別為_____________、____________。
(3)當n=3時,其中碳原子上的一氯取代物可能有__________種。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下面是甲、乙、丙三位同學制取乙酸乙酯的過程,請你參與并協(xié)助他們完成相關實驗任務。
【實驗目的】制取乙酸乙酯
【裝置設計】甲、乙、丙三位同學分別設計了下列三套實驗裝置:
請從甲、乙兩位同學設計的裝置中選擇一種作為實驗室制取乙酸乙酯的裝置,我選擇的裝置是 (選填 “甲”或 “乙”)。丙同學將甲裝置中的玻璃管改成了球形干燥管除起冷凝作用外,它的另一重要作用是 。
【問題討論】
a.根據(jù)試管②中觀察到的現(xiàn)象,可知乙酸乙酯的物理性質(zhì)有:
無色油狀液體、 、 ;
b.試管②中飽和 Na2CO3 溶液的作用是 (填編號)。
A.溶解乙醇 B.降低乙酸乙酯的溶解度 C.中和乙酸
c.從試管②中分離出乙酸乙酯的實驗操作是 。
d.生成乙酸乙酯的化學反應方程式 。
e.乙醇在銅或銀作催化劑時,可以被氧化為一種有刺激性氣味的物質(zhì),寫出該反應的化學反應方程式 。
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【題目】現(xiàn)有下列九種物質(zhì):① H2 ② 鋁 ③ CuO ④ CO2 ⑤ NaHSO4 ⑥ Ba(OH)2固體 ⑦ 氨水 ⑧ 稀硝酸 ⑨ 熔融Al2(SO4)3。
(1)上述狀態(tài)下可導電的是____________;屬于電解質(zhì)的是____________;屬于非電解質(zhì)的是______________。(填序號)
(2)寫出⑤、⑨在水中的電離方程式 、 。
(3)34.2 g ⑨溶于水配成250 mL溶液,SO的物質(zhì)的量濃度為___________。
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【題目】下列反應中,反應產(chǎn)物的總焓大于反應物總焓的是( )
A.氫氣在氧氣中燃燒 B.鐵絲在氧氣中燃燒
C.硫在氧氣中燃燒 D.焦炭在高溫下與水蒸氣反應
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【題目】實驗室可用KMnO4和濃鹽酸反應制取氯氣。
KMnO4+HCl(濃)=KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O(未配平)
(1)配平化學方程式,并用單線橋標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。
(2)將上述配平的化學方程式改寫為離子方程式 。
(3)濃鹽酸在反應中顯示出來的性質(zhì)是________________
①只有還原性 ②還原性和酸性
③只有氧化性 ④氧化性和酸性
(4)若產(chǎn)生0.5molCl2,則被氧化的HCl mol,轉(zhuǎn)移的電子的數(shù)目約為___________。
(5)一定條件下,KMnO4還可以氧化其他還原性物質(zhì)。
MnO4-+C2O42-+ = Mn2+ +CO2↑+
完成上述離子方程式,此反應中,發(fā)生氧化反應的物質(zhì)是 ;若轉(zhuǎn)移1mol電子,生成標準狀況下CO2 L。
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【題目】已知NO2和N2O4可以相互轉(zhuǎn)化:2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0 ,F(xiàn)將一定量的NO2和N2O4 混合氣體通入體積為1L的恒溫密閉容器中,兩種物質(zhì)的濃度隨時間的變化關系如下圖所示。下列說法不正確的是( )
A.圖中兩條曲線X和Y,其中X表示NO2濃度隨時間的變化
B.a(chǎn)、b、c、d四個點中,表示化學反應處于化學平衡狀態(tài)的是b和d
C.反應進行至25min時,曲線變化的原因是加入了0.4molN2O4
D.若要達到與d相同的平衡狀態(tài),在25min時還能采取的措施是縮小容器的體積
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【題目】298K下,將1mol蔗糖溶解在1L水中,此溶解過程中體系的G = H-TS和S的變化情況是
A. G>0,S<0 B. G<0,S>0 C. G>0,S>0 D. G<0,S<0
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【題目】(1)46 g NO2和N2O4的混合氣體其分子數(shù)最多接近____________,氧原子數(shù)目為____________。
(2)氣體化合物A分子式可表示為OxFy,已知同溫同壓下10 mL A受熱分解生成15 mL O2和10 mL F2,則A的化學式為____________,推斷的依據(jù)為______________________。(填寫定律的名稱)
(3)有NaCl、CaCl2、AlCl3三種溶液,分別與足量的AgNO3溶液反應:
①若所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量相等,則生成沉淀的物質(zhì)的量之比是________________;②若生成沉淀的質(zhì)量相等,則三種溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量之比_____________。
(4)現(xiàn)將200mL0.01mol/LNaOH與50mL某濃度的Ca(OH)2溶液混合(混合后體積變化忽略不計),所得溶液中OH-的物質(zhì)的量濃度是0.016mol/L,則Ca(OH)2溶液的物質(zhì)的量濃度是 mol/L。
(5)現(xiàn)有標況下VL某氣體,它由雙原子分子構成,它的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1。若阿伏加德羅常數(shù)用NA表示,則:
①該氣體所含原子數(shù)為____________。
②該氣體溶于1L水中(不考慮反應),若所得的溶液的密度為d g·cm-3,其溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為______ _ mol·L-1。
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