【题目】CH4是天然气主要成分,天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源,也是重要的化工原料。
(1)CH4除了可以直接燃烧供能外,还可用作燃料电池的燃料,写出如图所示甲烷燃料电池负极的电极反应式_________。
(2)以CH4为原料制取H2是工业上常用的制氢方法,化学方程式为:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),该反应为吸热反应。一定温度下,将CH4和H2O(g)各0.11 mol充入2L恒容密闭容器中,50s后达平衡状态:
①若平衡时压强与初始压强比为21:11,平衡时CH4的浓度为____,50s内用H2表示该反应的平均速率 v(H2)=____。
②以下可作为该反应达平衡状态的标志的是________。
A.气体总压强保持不变 B.气体的密度保持不变 C.单位时间消耗1molCH4的同时生成3molH2 D.气体的平均摩尔质量保持不变 E.CO和H2的分子数之比为1:3
(3)与甲烷结构相似的有机物还有很多,它们的碳原子之间都以碳碳单键结合成链状,剩余价键均与氢原子结合,这样的烃称为烷烃。
①分子式为C7H16,含有三个甲基的的烷烃可能结构有_____种
②烷烃CH3CH(C2H5)C(CH3)3的一氯代物有_____种,系统命名为_______。
【答案】CH4-8e-+10OH-= CO32-+7H2O 0.005mol/L 0.0003mol/(L.s) AD 3 5 2,2,3—三甲基戊烷
【解析】
(1) 根据燃料电池原理及电解质组成分析书写电极反应式;(2) 运用三段式法根据反应速率表达式进行相关计算;根据平衡状态的本质及特征分析解答;(3) 根据甲基的数目判断支链的数目,根据碳链的异构分析解答;(4) 根据氢原子种类判断一氯取代物种类,运用系统命名法命名有机物。
(1) 碱性甲烷燃料电池中,甲烷作负极,发生氧化反应,生成CO32-,电极反应式为:CH4-8e-+10OH-= CO32-+7H2O,故答案为:CH4-8e-+10OH-= CO32-+7H2O;
(2) ① 恒容时,压强之比等于物质的量之比,则平衡时,气体总物质的量为0.11mol×2×=0.42mol,设平衡时甲烷的浓度为a则
a+a+(0.11-a)+ (0.11-a)×3=0.42mol,a=0.01mol,c(CH4)=,v(H2)=3 v(CH4)=,故答案为:0.005mol/L;0.0003mol/(L.s);
②A. 该反应为气体体积增大的反应,容器为恒容,则气体总压强保持不变,说明各组分浓度保持不变,能说明反应达到平衡,故A选;
B. 反应前后气体总质量不变,气体体积恒定,则气体的密度始终保持不变,故B不选;
C. 单位时间消耗1molCH4的同时生成3molH2都表示正反应方向速率,不能说明反应达到平衡,故C不选;
D. 反应正方向为气体物质的量增大的过程,气体的总质量不变,则气体的平均摩尔质量保持不变,能说明反应达到平衡,故D选;
E. CO和H2的分子数之比为1:3,并不能说明浓度不在变化,故不能说明反应达到平衡,故E不选,故答案为:AD;
(3) ① 该烃结构式中含有3个甲基,则该烷烃只有1个支链,若支链为-CH3,主链含有6个碳原子,符合条件有:CH3CH(CH3)CH2CH2CH2CH3,CH3CH2CH(CH3)CH2CH2CH3;若支链为-CH2CH3,主链含有5个碳原子,符合条件有:CH3CH2CH(CH2CH3)CH2CH3;支链不可能大于3个碳原子,故符合条件的烷烃有3种,故答案为:3;
② CH3CH(C2H5)C(CH3)3中有5种不同化学环境的氢,则其一氯代物有5种,根据系统命名为2,2,3—三甲基戊烷,故答案为:5;2,2,3—三甲基戊烷。
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【题目】2-丁烯是石油裂解的产物之一,回答下列问题:
(1)在催化剂作用下,2-丁烯与氢气反应的化学方程式为____________,反应类型为______。
(2)烯烃A是2-丁烯的一种同分异构体,它在催化剂作用下与氢气反应的产物不是正丁烷,则A的结构简式为_________;A分子中能够共平面的碳原子个数为________,A与溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式为____________。
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【题目】某“化学鸡尾酒”通过模拟臭虫散发的聚集信息素可高效诱捕臭虫,其中一种组分T可通过下列反应路线合成(部分反应条件略)。
(1)A的化学名称是______,A→B新生成的官能团名称是______
(2)D的核磁共振氢谱显示峰的组数为________
(3)A→B的化学方程式为_______
(4)D→E的化学方程式为_______
(5)G与新制的Cu(OH)2发生反应,所得有机物的结构简式为____
(6)L可由B与H2发生加成反应而得,已知:R1CH2Br++NaBr,则M的结构简式为___________
(7)已知:
则T的结构简式为____________
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【题目】设NA为阿伏加德罗常数的数值。下列说法错误的是( )
A.标准状况下,11.2L甲烷含氢原子数目为2NA
B.100g 46%的乙醇溶液中,含氧原子的数目为NA
C.14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
D.48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA
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【题目】某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是( )
A. 该装置将化学能转化为光能和电能
B. 该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移
C. 每生成1molO2,有44g CO2被还原
D. a电极的反应为:3CO2+18H+-18e-=C3H8O+5H2O
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【题目】利用甲烷与氯气发生取代反应的副产品生产盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组模拟上述过程,所设计的装置如图所示:
(1)A中制取Cl2时若将MnO2换成另一种固体即可不用加热并能快速制取氯气,写出该快速制氯气过程的离子方程式为______。
(2)B装置有三种功能:①控制气流速度;②___________;③___________。
(3)D装置中的石棉上吸附着潮湿的KI,其作用是___________。
(4)E装置中除了有盐酸生成外,还含有有机物,从E中分离出盐酸的最佳方法是___________。
(5)该装置还存在的明显缺陷是____________。
(6)将1 mol CH4与Cl2发生取代反应,测得4种有机取代产物的物质的量相等,则消耗的氯气的物质的量是________。
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【题目】下列变化符合图示的是
①冰雪融化②KMnO4分解制O2③铝与氧化铁的反应④钠与水反应⑤二氧化碳与灼热的木炭反应⑥碘的升华⑦Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应
A.②⑥⑦B.③④C.①②⑤⑥⑦D.②⑤⑦
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【题目】液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点.一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质溶液.关于该电池的叙述正确的是( )
A. b极发生氧化反应
B. a极为该电池的正极
C. 放电时,电流从a极经过负载流向b极
D. a极的反应式:N2H4+4OH﹣﹣4e﹣═N2↑+4H2O
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【题目】某石油化工产品X的转化关系如图,下列判断不正确的是( )
A. X可以发生加聚反应B. Y能与钠反应产生氢气
C. Z与CH3OCH3互为同分异构体D. W的结构简式为CH3COOC2H5
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