【题目】能源短缺是人类社会面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H2
①上述反应符合“原子经济”原则的是________(填“I”或“Ⅱ”);
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
由表中数据判断△H1________0 (填“>”、“=”或“<”);
③某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为________,此时的温度为________(从上表中选择);
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=﹣1275.6kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=﹣566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) △H=﹣44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:___________;
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置。
①该电池正极的电极反应为___________;
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池总反应的离子方程式为___________。
【答案】Ⅰ < 80% 250℃ CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=﹣442.8kJ∕mol O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ 2CH3OH+3O2+4OH﹣=2CO32﹣+6H2O
【解析】
(1)①根据“原子经济”的概念分析判断;②根据温度对平衡移动的影响分析判断;③利用三段式计算各自组分物质的量变化量、平衡时的物质的量,依据转化率概念计算CO的转化率;根据浓度计算出平衡常数,再判断温度;
(2)根据盖斯定律计算书写热化学方程式;
(3)碱性甲醇燃料电池中,负极上CH3OH发生氧化反应,正极上氧气发生还原反应,据此书写电极反应式和总反应式。
①“原子经济”是指在化学品合成过程中,所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中,分析反应可知,反应Ⅰ符合“原子经济”,故答案为:Ⅰ;
②由表数据可知,温度升高,平衡常数减小,说明平衡逆向进行,逆反应是吸热反应,正反应放热反应,即△H1<0,故答案为:<;
③按反应Ⅰ充分反应达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,CO的物质的量为0.4mol;
CO (g)+2H2 (g)CH3OH (g)
起始量(mol) 2 6 0
变化量(mol) 1.6 3.2 1.6
平衡量(mol) 0.4 2.8 1.6
CO的转化率=×100%=80%,此时的平衡常数为:K=≈2.041,所以温度为250℃,故答案为:80%;250℃;
(2)①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g) △H1=-1 275.6kJmol-1,②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g) △H2=-566.0kJmol-1,③H2O(g)═H2O(l) △H3=-44.0kJmol-1,根据盖斯定律,由[①-②+③×4]得CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(l) △H=-442.8kJ/mol,故答案为:CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(l) △H=-442.8kJ/mol;
(3)①碱性甲醇燃料电池中,负极发生氧化反应,电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,正极发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-;
②根据①的分析,该电池工作时,总反应式为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,故答案为:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O。
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【题目】氢型阳离子交换树脂(HR)可使水中的钙、镁离子通过离子交换而除去,羟型阴离子交换树脂(ROH)可以使氯离子等阴离子通过离子交换而除去,现代海水的一种淡化方法是使海水(含钙离子、镁离子、钠离子、氯离子等)依次通过两种离子交换树脂A、B (如图所示),
下列叙述中不正确的是( )
A.若两柱中均交换完全,从B处出来的淡水为中性
B.A柱为氢型离子交换树脂(HR), B柱为羟型离子交换树脂(ROH)
C.HR与钙离子的交换可表示为; 2HR+Ca2+=CaR2+2H+
D.两种交换树脂均可以持续使用,无需处理
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【题目】下列各关系式中能说明反应N2+3H22NH3已达到平衡状态的是( )
A. 3v正(N2)=v正(H2) B. v正(N2)=v逆(NH3)
C. 2v正(H2)=3v逆(NH3) D. v正(N2)=3v逆(H2)
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【题目】氧化铬绿(Cr2O3)的性质独特,在冶金、颜料等领域有着不可替代的地位。一种利用淀粉水热还原铬酸钠制备氧化铬绿的工艺流程如下:
已知:①向含少量Na2CO3的铬酸钠碱性溶液中通入CO2可制得不同碳化率的铬酸钠碳化母液;
②“还原”反应剧烈放热,可制得Cr(OH)3浆料。
(1)该工艺中“还原”反应最初使用的是蔗糖或甲醛,后来改用价格低廉的淀粉。请写出甲醛(HCHO)与铬酸钠(Na2CrO4)溶液反应的离子方程式_________。
(2)将混合均匀的料液加入反应釜,密闭搅拌,恒温发生“还原”反应,下列有关说法错误的是_____(填标号)。
A 该反应一定无需加热即可进行 B 必要时可使用冷却水进行温度控制
C 铬酸钠可适当过量,使淀粉充分反应 D 应建造废水回收池,回收含铬废水
(3)测得反应完成后在不同恒温温度、不同碳化率下Cr(Ⅵ)还原率如下图。实际生产过程中Cr(Ⅵ)还原率可高达99.5%以上,“还原”阶段采用的最佳反应条件为_________。
(4)滤液中所含溶质为_______。该水热法制备氧化铬绿工艺的优点有_________、________(请写出两条)。
(5)由水热法制备的氢氧化铬为无定型氢氧化铬[Cr(OH)3·nH2O]。将洗涤并干燥后的氢氧化铬滤饼充分煅烧,质量损失与固体残留质量比为9:19,经计算得出n=_________。
(6)重铬酸钠(Na2Cr2O7·H2O)与硫酸铵热分解法也是一种生产氧化铬绿的方法,生产过程中产生的气体对环境无害,其化学反应方程式为_________。
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【题目】苯乙酮常温下为无色晶体或浅黄色油状液体,是山楂、含羞草、紫丁香等香精的调合原料,并广泛用于皂用香精和烟草香精中,可由苯经下述反应制备:
+(CH3CO)2O +CH3COOH
NA代表阿伏加德罗常数的值。下列有关说法正确的是
A.气态苯乙酮的密度是气态乙酸密度的2倍
B.1mol苯所含的化学单键数目为12 NA
C.0.5mol乙酸酐中含有的电子数目为27 NA
D.1L2mol/LCH3COOH溶液与足量钠反应生成的气体分子数为NA
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【题目】无水三氯化铬(CrCl3)为紫色晶体,在工业上主要用作媒染剂和催化剂,某化学小组用Cr2O3和CCl4在高温下制备无水三氯化铬,部分实验装置如图所示。
已知:①CrCl3熔点为83℃,易潮解,易升华,易溶于水但不易水解,高温下易被氧气氧化;②Cr2O3和CCl4在高温下反应的产物为CrCl3和光气(COCl2 )。请回答下列问题:
(1)装置A是氮气制备装置,氮气的作用是____________。
(2)装置B的作用为________。装置C和装置E的水槽中应分别盛有__________、____________。
(3)装置D中生成CrCl3和光气(COCl2 )的化学方程式为_________。
(4)该实验装置有设计不合理的地方,请写出改进方法:_________(写一点即可)
(5)产品中CrCl3质量分数的测定:
(i)称取0.3000 g得到的CrCl3样品溶于水并于250mL容量瓶中定容。
(ii)取25.00mL样品溶液于带塞的锥形瓶中,加热至沸腾后加入稍过量的Na2O2,稀释并加热煮沸,再加入过量的H2SO4酸化,将Cr3+氧化为Cr2O72-;再加入过量的KI固体,加塞摇匀,使铬完全以Cr3+形式存在
(iii)加入1mL指示剂,用0.0250 mol·L-1标准Na2S2O3溶液滴定至终点,平行测定三次,平均消耗标准Na2S2O3溶液21.00mL(已知2Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI)
①ii中加入稍过量的Na2O2后要加热煮沸,其主要原因是____________;加入KI发生反应的离子方程式为________________
②滴定实验可选用的指示剂为____________产品中CrCl3质量分数为_______%(结果保留两位有效数字)
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【题目】科学家利用回旋加速器进行实验,成功制成115号元素的原子。该原子在生成数秒后衰变成113号元素,115号元素的一种核素为。下列有关叙述中正确的是
A.核素的中子数为174B.115号与113号元素互为同位素
C.113号元素的原子的质量数为113D.115号元素衰变成113号元素是化学变化
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【题目】在t℃时,将ag NH3完全溶于水,得到VmL溶液,假设该溶液的密度为ρg·cm-3,质量分数为ω,其中含NH4+的物质的量为bmoL。下列叙述中不正确的是( )
A. 溶质的质量分数为ω= ×100%
B. 溶质的物质的量浓度c=
C. 溶液中c(OH-)=+c(H+)
D. 上述溶液中再加入VmL水后,所得溶液的质量分数小于0.5ω
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【题目】钛的化合物如TiO2、Ti(NO3)4、TiCl4、Ti(BH4)2等均有着广泛用途。
(1)写出Ti的基态原子的外围电子排布式_____。
(2)TiCl4熔点是﹣25℃,沸点136.4℃,可溶于苯或CCl4,该晶体属于_____晶体;BH4﹣中B原子的杂化类型为_____。
(3)在 TiO2催化作用下,可将CN﹣氧化成CNO﹣,进而得到N2。与CNO﹣互为等电子体的分子化学式为(只写一种)________。
(4)Ti3+可以形成两种不同的配合物:[Ti(H2O)6]Cl3(紫色),[TiCl(H2O)5]Cl2H2O(绿色)。绿色晶体中配体是_______。
(5)TiO2难溶于水和稀酸,但能溶于浓硫酸,析出含有钛酰离子的晶体,钛酰离子常成为链状聚合形式的阳离子,其结构形式如图1,化学式为______。
(6)金属钛内部原子的堆积方式是面心立方堆积方式,如图2。若该晶胞的密度为ρgcm﹣3,阿伏加德罗常数为NA,则该晶胞的边长为___cm。
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