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11.回答下列有关重要化工原料甲醇的有关问题
(1)合成气用于制备甲醇的反应为2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H
①根据下表中有关化学键键能数据求算该反应的△H=-99kJ.mol-1
化学键H-HC-OC≡OH-OC-H
E/(kJ•mol-14363431076465413
②在T℃、恒容条件下,该反应的平衡常数Kp=6.0×10-3(kPa)-2.若起始时投入2molH2、1molCO,反应达到平衡时p(CH3OH)=24.0kPa,则平衡混合气体中CH3OH的物质的量分数约为44.4%(Kp是平衡分压代替平衡浓度计算所得平衡常数,分压=总压×物质的量分数).根据化学反应原理,分析增加压强对制备甲醇反应的影响增大压强使反应体系各组分浓度增大,反应速率加快,正反应为气体物质的量减小的反应,压强增大平衡正向移动,H2、CO的转化率增大,CH3OH的产率增大
(2)利用甲醇合成二甲醚的反应如下:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g),一定温度下,在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生该反应:
容器编号温度(℃)起始物质的量(mol)平衡物质的量(mol)
CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O
3870.20x
3870.40y
2070.200.0900.090
①$\frac{x}{y}$=$\frac{1}{2}$
②已知387℃时该反应的化学平衡常数K=4.若起始时项容器Ⅰ中充入0.1molCH3OH、0.15molCH3OCH3和0.10molH2O,则反应将向正(填“正”或“逆”)反应方向进行
③容器Ⅱ中反应达到平衡后,若要进一步提高甲醚的产率,可以采取的温度方面的措施是降低温度
(3)用甲醇电化学合成(CH3O)2CO的工作 原理如图所示

电源负极为B(填“A”或“B”),写出阳极的电极反应式2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+.若参加反应的O2为1.12m3(标准状况),则制得(CH3O)2CO的质量为9kg.

分析 (1)①反应热=反应物总键能-生成物总键能;
②起始时投入2molH2、1molCO,二者按2:1反应,故平衡时二者物质的量之比为2:1,二者分压之比为2:1,设平衡时CO分压为p,则氢气分压为2p,结合平衡常数计算CO分压,相同条件下,压强之比等于物质的量之比,进而计算平衡混合气体中CH3OH的物质的量分数;
增大压强反应速率加快,正反应为气体物质的量减小的反应,平衡正向移动;
(2)①Ⅱ等效为在I的基础上压强增大一倍,反应前后气体体积不变,平衡不移动,反应物转化率不变;
②计算浓度商Qc,与平衡常数比较,若Qc=K,处于平衡状态,若Qc>K,反应向逆反应进行,若Qc<K,反应向正反应进行;
③计算207℃时该反应的化学平衡常数,与387℃时平衡常数K=4比较,判断反应是吸热反应还是放热反应,应改变温度使Ⅱ中平衡正向移动;
(3)由结构示意图可知,电解池左侧发生氧化反应、右侧发生还原反应,则电解池左侧为阳极,连接电源的正极,右侧为阴极,连接电源的负极,阳极是甲醇、CO失去电子生成(CH3O)2CO与氢离子;
根据电子转移守恒计算生成(CH3O)2CO的物质的量,再根据m=nM计算其质量.

解答 解:(1)①反应热=反应物总键能-生成物总键能,则△H=2×436kJ.mol-1+1076kJ.mol-1-3×413kJ.mol-1-343kJ.mol-1-465kJ.mol-1=-99kJ.mol-1
故答案为:-99;
②起始时投入2molH2、1molCO,二者按2:1反应,故平衡时二者物质的量之比为2:1,二者分压之比为2:1,设平衡时CO分压为p,则氢气分压为2p,该反应的平衡常数Kp=6.0×10-3(kPa)-2,反应达到平衡时p(CH3OH)=24.0kPa,则$\frac{24kPa}{(2p)^{2}×p}$=6.0×10-3(kPa)-2,解得p=10kPa,相同条件下,压强之比等于物质的量之比,故平衡时H2、CO、CH3OH的物质的量之比为20:10:24=10:5:12,则平衡混合气体中CH3OH的物质的量分数为$\frac{12}{10+5+12}$=44.4%;
增大压强使反应体系各组分浓度增大,反应速率加快,正反应为气体物质的量减小的反应,压强增大平衡正向移动,H2、CO的转化率增大,CH3OH的产率增大,
故答案为:44.4%;增大压强使反应体系各组分浓度增大,反应速率加快,正反应为气体物质的量减小的反应,压强增大平衡正向移动,H2、CO的转化率增大,CH3OH的产率增大;
(2)①Ⅱ等效为在I的基础上压强增大一倍,反应前后气体体积不变,平衡不移动,反应物转化率不变,设转化率为a,则x=2a,y=4a,故$\frac{x}{y}$=$\frac{1}{2}$,
故答案为:$\frac{1}{2}$;
②浓度商Qc=$\frac{0.15×0.1}{0.{1}^{2}}$=1.5<K=4,故反应向正反应进行,故答案为:正;
③207℃时,平衡时甲醚与水均为0.09mol,则消耗的甲醇为0.18mol,平衡时甲醇为0.02mol,则平衡常数K=$\frac{0.09×0.09}{0.0{2}^{2}}$=20.25,大于387℃时平衡常数,说明降低温度平衡向正反应进行,故正反应为放热反应,容器Ⅱ中反应达到平衡后,若要进一步提高甲醚的产率,可在温度方面的措施为:降低温度,
故答案为:降低温度;
(3)由结构示意图可知,电解池左侧发生氧化反应、右侧发生还原反应,则电解池左侧为阳极,连接电源的正极,右侧为阴极,连接电源的负极,B为电源的负极,阳极是甲醇、CO失去电子生成(CH3O)2CO与氢离子,电极反应式为:2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+
消耗氧气为$\frac{1120}{22.4L/mol}$=50mol,根据电子转移守恒可知,生成(CH3O)2CO的物质的量为$\frac{50mol×4}{2}$$\frac{50mol}{2}$=100mol,则制得(CH3O)2CO的质量为100mol×90g/mol=9000g=9Kg,
故答案为:B;2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+;9.

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应热计算、电化学等,侧重考查学生解决问题能力,难度中等.

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质量分数0.14200.26020.45920.1378
请你通过计算,写出该硅酸盐的普通化学式和氧化物表达式:
①普通化学式CaAl2Si3O10•3H2O(或CaAl2H6Si3O13);
②氧化物表示式CaO•Al2O3•3SiO2•3H2O.

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6.某学生用如图所示装置(Ⅰ)制取溴苯和溴乙烷.已知溴乙烷为无色液体,难溶于水,熔点-119℃,沸点38.4℃,密度为1.46g/cm3.主要实验步骤如下:

①检查装置的气密性后,向烧瓶中加入一定量苯和液溴.
②向锥形瓶中加入乙醇和浓硫酸的混合液至恰好浸没进气导管口.
③将A装置中纯铁丝小心向下插入混合液中.
④点燃B装置中酒精灯,用小火缓缓对锥形瓶加热10min.
请填写下列空白:
(1)步骤③中,观察到的现象是液体呈微沸状,并放出大量,烧瓶内充满红棕色溴蒸气;
(2)导管a的作用是导气、冷凝和回流;
(3)C装置中U形管内用蒸馏水封住管底的作用是一是溶解HBr,二是液封;
(4)步骤④中可否用大火加热,理由是不能;易发生副反应生成乙醚、乙烯等.
(5)为证明烧瓶中溴与苯的反应是取代反应而不是加成反应,该学生用装置(Ⅱ)代替装置B、C,直接与A相连接重新反应.
①装置(Ⅱ)的锥形瓶中,小试管内盛有苯或CCl4液体,其作用是吸收挥发出来的溴蒸气,便于检验HBr的存在;
②锥形瓶内盛AgNO3溶液,其作用检验生成的产物为HBr,证明苯和溴的反应为取代反应而不是加成反应.

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16.根据我国目前汽车业发展速度,预计2020年汽车保有量超过2亿辆,中国已成为全球最大的汽车市场.因此,如何有效处理汽车排放的尾气,是需要进行研究的一项重要课题.目前,汽车厂滴常利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO2和N2,化学方程式如下:2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2CO2+N2.为研究如何提高该转化过程反应速率,某课题组进行了以下实验探究.
【资料查阅】①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同;②使用相同的催化剂,当催化剂质量相等时,催化剂的比表面积对催化效率影响.
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律,设计了以下对比实验.
(1)完成以下实验设计表(表中不要留空格).
实验编号实验目的T/℃NO初始浓度(mol/L)CO初始浓度(mol/L)同质量的同种催化剂的比表面积m2/g
为以下实验作参照2806.5×10-34.00×10-380
探究同质量的同种催化剂的比表面积对尾气转化速率的影响280 
6.5×10-3
 
4.00×10-3
120
探究温度对尾气转化速率的影响360 
6.5×10-3
 
4.00×10-3
80
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20.
④R$\stackrel{{\;}_{1}}{\;}$CHO+R2CH2CHO$\stackrel{稀NaOH}{→}$$\stackrel{△}{→}$
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②若聚己二酸丙二醇酯平均相对分子质量为5600,则其平均聚合度约为a(填标号).
a.30    b.35    c.40    d.48
(4)D的同分异构体中能同时满足下列条件的共有12  种(不含立体异构):
①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体;
②既能发生银镜反应,又能发生水解反应.
其中核磁共振氧谱显示为4组峰,且蜂面积比为6:1:1:2的是(写出其中一种结构简式).
(5)请设计以甲苯、乙醛为有机原料(其他无机原料任选)合成肉桂酸
)的合成路线示意图(不能超过5步).
已知:+H2O
示例:H2C═CH2$→_{催化剂,△}^{H_{2}O}$CH3CH2OH$→_{浓硫酸,△}^{CH_{3}COOH}$CH3COOC2H3

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7.0 g1.0 g5.0 g
4.0 g4.0 g5.0 g
a gb g3.0 g

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