【题目】合成气是H2和CO的混合气体,工业上可以用于合成氨、生产低级醇等,请回答下列相关问题。
(1)sparg工艺是生产合成气的方法之一,该方法可将甲烷和二氧化碳在高温下转化为H2和CO,该反应的化学方程式为___________。
(2)工业生产中用合成气合成乙醇的反应为2CO(g)+4H2(g)C2H5OH(g)+H2O(g) △H=akJ/mol①生产过程中会发生副反应2CO(g)+3H2(g)CH3CHO(g)+H2O(g) △H=b kJ/mol②
又已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=ckJ/mol③
则C2H5OH(g)催化氧化生成CH3CHO(g)和水蒸气的热化学方程式为__________________。
(3)向2L的恒温恒容密闭容器中充入4 molCO和6molH2,若只发生反应①,达平衡时容器中压强是起始压强的0.6倍,则CO的平衡转化率为___________,该温度下反应①的平衡常数等于___________。下列选项不能证明反应①达到平衡状态的是___________(填标号)。
A.混合气体的平均分子量不再改变
B混合气体的密度不再改变
C.CO和H2的物质的量之比不再改变
D.每断开4 molH-H键的同时断开3 mol H-O键
(4)以醋酸为溶剂,甲醇与合成气可以转化为乙醇,同时会生成醚类、酯类等副产物,下图是醋酸与甲醇的质量比对生产的影响,则工业生产中醋酸与甲醇的最佳质量比是___________。随着醋酸和甲醇的质量比增大,一定范围内甲醇的转化率升高而醚类选择性降低的原因可能是___________(从平衡移动角度解释)。
【答案】CH4+CO22CO+2H2 2C2H5OH(g)+O2(g) 2CH3CHO(g)+2H2O(g) △H=(2b+c-2a)kJ/mol 50% 0.25 B 2 生产中会发生酯化反应,随着醋酸浓度的增加酯化反应平衡右移(答案合理即可)
【解析】
(1)甲烷和二氧化碳在高温下转化为H2和CO,以此书写化学方程式;
(2)根据盖斯定律②×2+ ③ -① ×2得 2C2H5OH(g)+O2(g) 2CH3CHO(g)+2H2O(g) 计算△H,写出热化学方程式;
(3)列出三段式,根据平衡时容器中压强是起始压强的0.6倍,求出平衡时各物质的浓度,进而求出CO的平衡转化率和平衡常数;根据达到化学平衡时正反应速率等于逆反应速率,有关各变量不变分析是否达到平衡状态;
(4)由图分析醋酸与甲醇的最佳质量比;生产中会发生酯化反应,随着醋酸浓度的增加酯化反应平衡右移。
(1)甲烷和二氧化碳在高温下转化为H2和CO,化学方程式为CH4+CO22CO+2H2;
因此,本题正确答案为:CH4+CO22CO+2H2;
(2) 2CO(g)+4H2(g)C2H5OH(g)+H2O(g) △H=akJ/mol①
2CO(g)+3H2(g)CH3CHO(g)+H2O(g) △H=b kJ/mol②
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=ckJ/mo③
根据盖斯定律②×2+ ③ -① ×2得 2C2H5OH(g)+O2(g) 2CH3CHO(g)+2H2O(g) △H=(2b+c-2a)kJ/mol,
因此,本题正确答案为:2C2H5OH(g)+O2(g) 2CH3CHO(g)+2H2O(g) △H=(2b+c-2a)kJ/mol;
(3)列出三段式,设转化的CO的物质的量为2xmol,则
2CO(g)+4H2(g)C2H5OH(g)+H2O(g)
起始(mol) 4 6 0 0
变化(mol) 2x 4x x x
平衡(mol) 4-2x 6-4x x x
平衡时容器中压强是起始压强的0.6倍,则=0.6,解得x=1,
则CO的平衡转化率为×100%=50%;
平衡时,CO、H2、C2H5OH、H2O的浓度分别为:1mol/L、1mol/L、0.5mol/L、0.5mol/L,
平衡常数K===0.25,
反应①:2CO(g)+4H2(g)C2H5OH(g)+H2O(g),
A项,反应前后气体物质量发生变化,因此平均分子量不变说明气体总物质的量不再改变,体系达到平衡状态;
B项,由于该体系是纯气体且容器体积不变,因此无论体系是否达到平衡状态混合气体的密度始终保持不变;
C项,CO和H2的起始物质的量之比为2:3,不等于化学计量数之比,因此只有达到平衡状态后二者的物质的量之比才不再改变;
D项,断开4 molH-H键说明消耗4mol氢气,断开3 mol H-O键说明消耗1mol乙醇和1mol水蒸气(乙醇和水中均含有H-O键),正逆反应速率相等,体系达到平衡状态。答案选B。
因此,本题正确答案为:50%;0.25;B;
(4)由图可知,醋酸与甲醇的质量比为2时甲醇的转化率和乙醇的选择性最高,同时醚类的选择性最低,为最佳质量比;生产中会发生酯化反应,随着醋酸浓度的增加酯化反应平衡右移,故一定范围内甲醇的转化率升高而醚类选择性降低,
因此,本题正确答案为:2;生产中会发生酯化反应,随着醋酸浓度的增加酯化反应平衡右移。
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【题目】“来自石油和煤的两种基本化工原料”A和甲。A是气态烃,甲是液态烃。B和D是生活中两种常见的有机物。以A为主要原料合成乙酸乙酯。其合成路线如图所示。已知醛在一定条件下能被氧化为羧酸
(1)A分子的电子式是________;C的分子式是________。
(2)在反应①~④中,属于加成反应的是________(填序号)。
(3)B和D反应进行比较缓慢,提高该反应速率的方法主要有______________。
(4)写出反应②的化学方程式____________________________。
(5)可用于鉴别B、D和甲的一种试剂是_______________。
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【题目】在一定的温度下,可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡的标志是
A. C分解速率与B生成速率相等B. A、B、C的浓度不再变化
C. 单位时间生成n mol A,同时生成3n molBD. A、B、C的分子数之比为1:3:2
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【题目】下列有关问题,与盐的水解有关的是( )
①NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属中的除锈剂
②用NaHCO3与Al2(SO4)3两种溶液可作泡沫灭火剂
③草木灰与铵态氮肥不能混合施用
④实验室盛放碳酸钠溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞
⑤加热蒸干AlCl3溶液得到Al(OH)3固体
A. ①②③ B. ②③④
C. ①④⑤ D. ①②③④⑤
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【题目】常温下,向某浓度的ZnCl2溶液中滴加NaOH稀溶液直到Zn2+完全沉淀(浓度低于10-5mol/L),溶液pH分别为6、7、8时Zn2+浓度如图所示,其中A点恰好开始产生沉淀,下列说法错误的是
A. C点时Zn2+尚未沉淀完全
B. B点时c(C1-)-c(Na+)=0.0012mol/L
C. 原ZnCl2溶液的物质的量浓度大于0.12mol/L
D. 常温下Zn(OH)2的溶度积为1.2×10-17
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【题目】下列有关说法错误的是
A. NaCl晶胞中Na+的配位数为6且构成正八面体
B. 由石墨比金刚石稳定可知:C(金刚石,s) ===C(石墨,s) ΔH>0
C. 已知冰的熔化热为6.0 kJ/mol,冰中氢键键能为20 kJ/mol。假设熔化热完全用于打破冰的氢键,最多能破坏冰中15%的氢键,则每摩尔冰中平均有2 mol氢键
D. 石墨中的碳原子采用sp2杂化构成平面层状结构,12g石墨中碳碳键数为1.5NA
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【题目】有关H、D、T、HD、H2、D+、H-这七种微粒的说法正确的是( )
A. 互为同位素B. 是七种氢元素
C. 电子数相同D. HD和H2均是单质
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【题目】混合动力汽车(HEV)中使用了镍氢电池,其工作原理如图所示,其中M为储氢合金,MH为吸附了氢原子的储氢合金,KOH溶液作电解液。关于镍氢电池,下列说法不正确的是
A. 发电机充电时,阴极附近pH降低
B. 电动机工作时溶液中OH﹣向甲移动
C. 放电时正极反应式为:NiOOH+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-
D. 电极总反应式为:MH+NiOOHM+Ni(OH)2
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【题目】某芳香烃A有如下六步转化:
(1)写出芳香烃A的结构简式_____________________________。
(2)指出下列反应的反应类型:①_________,④_________。
(3)反应④中看到的现象为______________________。
(4)写出反应⑥的化学方程式(注明反应条件)__________________________________________。
(5)若A的一些同分异构体中,既有苯环,又有,满足上述条件的除A外还有5种,写出其中两种的结构简式__________________________。
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