【题目】甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2 )在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:
i. CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) △H1=QkJ·mol- 1
ii. CO2(g)+ H2(g)CO(g)+ H2O(g) H2=+41 kJ·mol- 1
iii. CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H3=-99 kJ·mol- 1
回答下列问题:
(1)Q=______________
(2)反应iii的化学平衡常数K3=_____________(填表达式)。
(3)图中能正确反映平衡常数K3随温度变化关系的曲线为_____(填字母),理由是_______
(4)如图为单位时间内CO2+H2、CO+ H2、CO/CO2+H2三个条件下生成甲醇的物质的量浓度与温度的关系(三个条件下通入的CO、CO2和H2的物质的量浓度相同)。
①490K时,根据曲线a、c判断合成甲醇时主要发生的反应为______________(填"i ”或" iii");由曲线a可知,甲醇的量先增大后减小,其原因是__________。
②曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,从热力学与动力学角度,并结合反应i、ii分析原因:__________。
(5)如图是以NaOH溶液为电解质溶液的甲醇燃料电池:电极a的反应式为__________, 若隔膜为阳离子交换膜,则每转移6 mol电子,溶液中有___mol Na+向___(填“正极区”或“负极区”)移动。
【答案】-58 a 反应iii的H3<0,为放热反应,温度升高平衡左移,平衡常数减小 i 温度低于490K时单位时间内反应未达到平衡,温度高于490K时单位时间内反应达到平衡,反应i为放热反应,升高温度平衡左移 加入CO促进反应ii平衡逆向移动,CO2和H2的量增加,甲醇生成速率加快,同时反应ii为吸热反应,反应i为放热反应,反应ii的存在使得反应i正向进行 CH3OH+8OH--6e-===CO3-+6H2O 6 正极
【解析】
(1)根据定律进行分析得出CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g)H1= H2+ H3,据此进行计算;
(2)根据平衡常数的定义写出反应iii的平衡常数K3=;
(3)根据温度对平衡移动的影响进行分析;
(4)①据图可知490K时主要发生反应i;温度低于490K时单位时间内反应未达到平衡,温度高于490K时单位时间内反应达到平衡,据此规律进行分析;
②根据浓度对平衡移动的规律进行分析;
(5)该装置是以NaOH溶液为电解质溶液的甲醇燃料电池,电极a为负极,甲醇失电子被氧化成二氧化碳,由于为碱性电解质溶液,二氧化碳被吸收生成碳酸根,据此写出电极方程式;原电池中阳离子流向正极,为保持电荷守恒,满足n(e-)=n(Na+)。
(1)已知:ii. CO2(g)+ H2(g)CO(g)+ H2O(g) H2=+41 kJ·mol- 1
iii. CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H3=-99 kJ·mol- 1
根据盖斯定律由ii+ iii可得i. CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g),所以H1= H2+ H3,所以Q=+41 kJ·mol- 1+(-99 kJ·mol- 1)=-58 kJ·mol- 1;
(2)根据平衡常数的定义可知反应iii的平衡常数K3=;
(3)反应iii的H3<0,为放热反应,温度升高平衡左移,平衡常数减小,所以曲线a能正确反映平衡常数K3随温度变化关系;
(4)①据图可知490K时主要发生反应i;温度低于490K时单位时间内反应未达到平衡,温度升高反应速率加快,单位时间内测得的甲醇含量增大,温度高于490K时单位时间内反应达到平衡,反应i为放热反应,升高温度平衡左移,导致甲醇含量降低;
②加入CO促进反应ii平衡逆向移动,CO2和H2的量增加,甲醇生成速率加快,同时反应ii为吸热反应,反应i为放热反应,反应ii的存在使得反应i正向进行;
(5)该装置是以NaOH溶液为电解质溶液的甲醇燃料电池,电极a为负极,甲醇失电子被氧化成二氧化碳,由于为碱性电解质溶液,二氧化碳被吸收生成碳酸根,所以电极方程式为:CH3OH+8OH--6e-===CO3-+6H2O;原电池中阳离子流向正极,为保持电荷守恒每转移6 mol电子,溶液中有6mol Na+向正极区移动。
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【题目】钛酸钡(BaTiO3)作为著名的铁电和压电材料,因其优异电性能和低污染性受到人们重视,也是目前制备无铅压电陶瓷的重要候选材料。某工厂以重晶石(主要含BaSO4)为原料,生产钛酸钡的工艺流程如图:
回答下列问题:
(1)酸浸时将BaCO3研成粉末并适当增大盐酸浓度,是为了___;常温下,TiCl4为液体且极易水解,配制一定浓度的TiCl4溶液的方法是__。
(2)用Na2CO3溶液浸泡重晶石(假设杂质不与Na2CO3反应),能将BaSO4转化为BaCO3,此反应的平衡常数K=__(填写计算结果);若不考虑CO32-的水解,要使2.33gBaSO4恰好完全转化为BaCO3,则至少需要浓度为1.0mol·L-1Na2CO3溶液__mL。(已知:Ksp(BaSO4)=1.0×10-10、Ksp(BaCO3)=5.0×10-9)
(3)流程中“滤液"的主要成分为__;隔绝空气煅烧草酸氧钛钡晶体得到钛酸钡粉体和混合气态产物,试写出反应的化学方程式:__。
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【题目】我国化学家首次实现了膦催化的(3+2)环加成反应,并依据该反应,发展了一条合成中草药活性成分茅苍术醇的有效路线。
已知(3+2)环加成反应:CH3CC-E1+E2-CH=CH2(E1、E2可以是-COR或-COOR)
回答下列问题:
(1)茅苍术醇的分子式为__,所含官能团名称为__,分子中手性碳原子(连有四个不同的原子或原子团)的数目为__。
(2)化合物B满足以下条件的同分异构体(不考虑手性异构)数目为__。
①分子中含有碳碳三键和乙酯基(-COOCH2CH3)
②分子中有连续四个碳原子在一条直线上
写出其中一种碳碳三键和乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式__。
(3)C→D的反应类型为__。
(4)D→E的化学方程式为__。
(5)参考以上合成路线及条件,选择两种链状不饱和酯,通过两步反应合成化合物M,在方框中写出路线流程图___(其他试剂任选)。
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【题目】常温下,用0.10mol·L-1的AgNO3溶液分别滴定体积均为50.0mL的由Cl-与Br-组成的混合溶液和由C1-与I-组成的混合溶液(两混合溶液中Cl-浓度相同,Br-与I-的浓度也相同),其滴定曲线如图所示。已知25℃时:Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=4.9×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-16。
下列有关描述正确的是( )
A.图中X-为Br-
B.混合溶液中n(Cl-):n(I-)=8:5
C.滴定过程中首先沉淀的是AgCl
D.当滴入AgNO3溶液25mL时,Cl-与Br-组成的混合溶液中c(Ag+)=7×10-7mol·L-1
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【题目】蒽()与苯炔()反应生成化合物X(立体对称图形),如下图所示:
(1)蒽与X都属于________。
a.环烃 b.烃 c.不饱和烃
(2)苯炔的分子式为________,苯炔不具有的性质是________。
a.能溶于水 b.能发生氧化反应
c.能发生加成反应 d.常温常压下为气体
(3)下列属于苯的同系物的是________(填字母)。
A.
B.
C.
D.
(4)下列物质中,能发生加成反应,也能发生取代反应,同时能使溴水因加成反应而退色,还能使酸性高锰酸钾溶液退色的是___。
A.
B.C6H14
C.
D.
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【题目】A是一种信息材料的添加剂,在相同条件下,A蒸气是同体积氢气质量的88.25倍。在A分子中各元素质量分数分别为w(C)=54.4%,w(H)=7.4%,w(O)=18.1%,w(Cl)=20.1%,A在不同条件下可发生如图所示的一系列变化。
请回答下列问题:
(1)A的分子式为__________。
(2)D分子含有的官能团是________________。
(3)上述转换关系的化学方程式中,属于水解反应的有________个(填数字)。
(4)写出化学方程式:
①A和稀硫酸共热:____________________________________________________;
②E氧化成G:__________________________________________________;
③F与氢氧化钠醇溶液共热:__________________________________________。
(5)与B互为同分异构体的且属于链状酯的物质共有____种。
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【题目】1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg,以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献.
(1)科学家通过X射线探明,NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似,其中三种晶体的晶格能数据如下表:
4种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是__.
(2)科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键,又含有氢键,其结构示意图可简单表示如下,其中配位键和氢键均采用虚线表示.
①写出基态Cu原子的核外电子排布式__;金属铜采用下列__(填字母代号)堆积方式.
②写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式(必须将配位键表示出来)__.
③水分子间存在氢键,请你列举两点事实说明氢键对水的性质的影响__.
④SO42﹣的空间构型是________.
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【题目】[化学——选修3:物质结构与性质]
锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:
(1)Zn原子核外电子排布式为________________。
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能Ⅰ1(Zn)_______Ⅰ1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是________________。
(3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),其化学键类型是_________;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是________________。
(4)《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为________________,C原子的杂化形式为________________。
(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为_______________。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为________________g·cm-3(列出计算式)。
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