【题目】Ⅰ.煤制天然气的工艺流程简图如下:
(1)反应Ⅰ:C(s) + H2O(g)CO(g) + H2(g) ΔH =+135 kJ·mol1,通入的氧气会与部分碳发生燃烧反应。请利用能量转化及平衡移动原理说明通入氧气的作用:___________________________。
(2)反应Ⅱ:CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g) ΔH=41 kJ·mol1。如图表示不同温度条件下,煤气化反应Ⅰ发生后的汽气比(水蒸气与CO物质的量之比)与CO平衡转化率的变化关系。
①判断T1、T2和T3的大小关系:______________。(从小到大的顺序)
②若煤气化反应Ⅰ发生后的汽气比为0.8,经煤气化反应Ⅰ和水气变换反应Ⅱ后,得到CO与H2的物质的量之比为1∶3,则反应Ⅱ应选择的温度是_______(填“T1”或“T2”或“T3”)。
(3)①甲烷化反应Ⅳ发生之前需要进行脱酸反应Ⅲ。煤经反应Ⅰ和Ⅱ后的气体中含有两种酸性气体,分别是H2S和_______。
②工业上常用热碳酸钾溶液脱除H2S气体得到两种酸式盐,该反应的离子方程式是__________。
Ⅱ.利用甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体,将甲烷和二氧化碳转化为可利用的化学品,在能源和环境上的意义重大。该技术中的化学反应为:
CH4 (g)+3CO2 (g)2H2O(g)+4CO(g) ΔH>0
CH4超干重整CO2的催化转化原理示意如图:
(4)过程Ⅱ,实现了含氢物种与含碳物种的分离。生成H2O(g)的化学方程式是______________。
(5)假设过程Ⅰ和过程Ⅱ中的各步均转化完全,下列说法正确的是_______。((填序号)
a.过程Ⅰ和过程Ⅱ中均含有氧化还原反应
b.过程Ⅱ中使用的催化剂为Fe3O4和CaCO3
c.若过程Ⅰ投料=1,可导致过程Ⅱ中催化剂失效
(6)一定条件下,向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1.2 mol CH4(g)和4.8 mol CO2(g),发生反应CH4 (g)+3CO2 (g)2H2O(g)+4CO(g) ΔH>0,实验测得,反应吸收的能量和甲烷的体积分数随时间变化的曲线图像如图。计算该条件下,此反应的ΔH=________________。
【答案】(1)氧气与碳发生燃烧反应放热,放出的热被可逆反应吸收利用,促进反应正向移动
(2)①T1 <T2<T3 ②T3
(3)①CO2 ②+H2SHS +
(4)4H2+Fe3O43Fe+4H2O
(5)ac
(6)+330 kJ·mol1
【解析】Ⅰ、(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+135 kJ·mol1,是吸热反应,而碳与氧气反应放出热量,使反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),向正反应方向移动,提高碳的利用率;
(2)①反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=41 kJ·mol1的正反应为放热反应,温度越高,一氧化碳的转化率越低,由图可知,温度的大小为:T1<T2<T3;
②若煤气化反应Ⅰ发生后的汽气比为0.8,设水蒸气的物质的量是4 mol、则生成的CO物质的量为5 mol,同时生成5 mol氢气,经煤气化反应Ⅰ和水气变换反应Ⅱ后,设反应Ⅱ中CO转化的为x mol,则生成x mol氢气,则(5x)∶(5+x)=1∶3,x=2.5,CO的转化率=×100%=50%,根据图知,反应温度为T3;
(3)①根据方程式Ⅱ知,生成的酸性气体还有二氧化碳;②工业上常用热碳酸钾法脱除H2S气体得到两种酸式盐,则二者反应生成碳酸氢钾和硫氢化钾,反应方程式为K2CO3+H2SKHS+KHCO3;
Ⅱ、(4)由图示可知,过程Ⅱ中氢气还原Fe3O4生成H2O,发生反应的化学方程式是4H2+Fe3O43Fe+4H2O;
(5)假设过程Ⅰ和过程Ⅱ中的各步均转化完全,a.过程Ⅰ有氢气生成,而过程Ⅱ中存在氢气还原四氧化三铁和CO还原四氧化三铁,均属于氧化还原反应,故a正确;b.过程Ⅱ中使用的催化剂为Fe3O4和CaO,故b错误;c.若过程Ⅰ投料=1,则CH4和CO2恰好生成CO和H2,无多余的CO2,导致过程Ⅱ中只能生成FeO,催化剂效果降低,故c正确;答案为ac;
(6) CH4 (g)+3CO2 (g)2H2O(g)+4CO(g)
起始物质的量(mol) 1.2 4.8 0 0
变化物质的量(mol) x 3x 2x 4x
平衡物质的量(mol) 1.2 x 4.83x 2x 4x
平衡时CH4的体积为=,解得x=0.36 mol,则ΔH=+118.8× kJ·mol1=+330 kJ·mol1。
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【题目】大力发展电动汽车,可以有效控制空气污染。目前机动车常使用的电池有铅蓄电池、锂电池等。
I.铅蓄电池充放电的总反应为:PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,锂硫电池充放电的总反应为:2Li+SLi2S。
(1)82Pb的原子结构示意图为 。铅蓄电池的正极材料为_________。
(2)当消耗等质量的负极活性物质时,锂硫电池的理论放电量是铅蓄电池的 ____倍。(保留三位有效数字)。
(3)古代用PbSO4作油画的白色颜料,置于空气会慢慢变成黑色的PbS,从而使油画色彩变暗。用H2O2清洗可使油画“复原”。用化学方程式表示该复原的原理________。
II.由方铅矿(PbS)制备铅蓄电池电极材料(PbO2)的方法如下:
(4)滤液X是一种可循环使用的物质,其溶质主要是__________________(填化学式),若X中残留的过多,循环使用时可能出现的问题是___________________________。
(5)向 PbSO4中加Na2CO3溶液会发生:PbSO4 (s)+ (aq)PbCO3 (s)+ (aq)。已知25℃时,Ksp(PbSO4)= 1.8×10-8,Ksp(PbCO3)=1.5×10-13。列式并计算该反应此温度下的平衡常数K 。(提示:需写出K的表达式、代入数据、算出结果)
(6)以石墨为电极电解Pb(NO3)2溶液也可以制得PbO2。PbO2将在 极生成(填“阴”或“阳”);而另一极的电极反应式为 ,故Pb元素的利用率较低。若在Pb(NO3)2溶液中加入适量Cu(NO3)2则可有效利用Pb2+,其理由是___________________。
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【题目】香豆素-4是一种激光染料,应用于可调谐染料激光器。香豆素-4由C、H、O三种元素组成,分子球棍模型如图所示。下列有关叙述正确的是
①分子式为
②能与饱和溴水发生取代反应
③能与饱和溴水发生加成反应
④能使酸性溶液褪色
⑤1mol香豆素-4最多能与含1molNaOH的溶液反应
A. ①②③ B. ③④⑤ C. ②③④ D. ②③④⑤
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【题目】铁、铜及其化合物在日常生产、生活中有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)铁元素在周期表中的位置是_______,基态Cu2+的核外电子排布式是__________。元素铁与铜的第二电离能分别为:ICu=1958 kJ·mol-1、IFe=1561 kJ·mol-1,ICu>IFe的原因是_________________。
(2)有机铁肥三硝酸六尿素合铁(Ⅲ),化学式为:[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3。
①尿素分子中C原子的杂化方式是__________。
②[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3 中“H2NCONH2”与 Fe(Ⅲ)之间的作用力是_______。根据价层电子对互斥理论推测 NO3-的空间构型为____________。
(3)Fe3+可用SCN-检验,其对应的酸有两种,分别为硫氰酸(H-S-C≡N)和异硫氰酸(H-N=C=S),这两种酸中沸点较高的是_______, 原因是______________。
(4)FeCl3晶体易溶于水和乙醇,用酒精灯加热即可气化,由此可知 FeCl3的晶体类型为______;S和Fe形成的某化合物,其晶胞如图一所示, 则该物质的化学式为__________。
(5)Cu晶体的堆积方式如图二所示,晶体中Cu原子的配位数为_______;设Cu原子半径为a,晶体空间利用率为 _________(用含a 的式子表达,不化简)。
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【题目】A、B、C三种物质随着X的变化,Y发生相应的变化,其变化关系如图所示。
(1)若X表示的是物质的量,则Y表示的不可能是_____(填序号,下同)
①物质的量 ②物质的体积 ③物质所含分子或原子的数目 ④物质的摩尔质量
(2)若A、B、C均为气体且压强恒定时,X表示的是温度,则Y表示的可能是______。
①气体的质量 ②气体的分子数 ③气体的体积 ④气体的摩尔质量
(3)若A、B、C均为气体,Y表示在相同条件下气体的体积,X表示的是气体的质量。
①相同条件下A、B、C三种气体的密度由大到小的顺序是_____(用字母A、B、C表示,下同)。
②A、B、C三种气体的摩尔质量由大到小的顺序是__________。
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【题目】下列说法正确的是( )
A. 1mol N2 的质量是14g B. H2SO4的摩尔质量是98 g/mol
C. H2O的摩尔质量是18 D. 1mol HCl的质量是36.5 g /mol
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【题目】
氯吡格雷是一种血小板聚集抑制剂,该药物以为原料的合成路线如图:
请根据以上信息,结合自己掌握的知识和具有的经验回答下列问题:
(1)分子C中无氧官能团的名称为____________。命名为__________。
(2)D→E的反应类型是_________反应。
(3)X的结构简式为___________________。
(4)下列叙述正确的是________(填序号)。
A.A物质中所有原子均可共面 B.C物质可发生取代、氧化、还原反应
C.在水中溶解度小 D.E中有两个手性碳原子
(5)分子C在一定条件下生成一种含有3个六元环的产物的化学方程式为_____________。
(6)同时满足下列两个条件的B的同分异构体共有_____种(不包括B)。
①与B含有相同的官能团;②苯环上的取代基不超过2个。
(7)已知:,则由乙醇、甲醇为有机原料制备化合物需要经历的反应类型有______(填序号)。
①加成反应 ②消去反应 ③取代反应 ④氧化反应 ⑤还原反应
写出制备化合物的最后一步反应:______________________。
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【题目】下列关于碱金属单质的描述正确的是( )
A. 碱金属都可以保存在煤油中
B. 碱金属与水反应,均浮在水面上
C. 在空气中加热均可生成多种氧化物
D. 硬度小、密度小、熔点低
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【题目】1-溴丙烷是一种重要的有机合成中间体,沸点为71℃,密度为1.36g.cm-3。实验室制备少量1-溴丙烷的主要步骤如下:
步骤1:在仪器A中加入搅拌磁子、12g正丙醇及20mL水,冰水冷却下缓慢加入28mL浓H2SO4;冷却至室温,搅拌下加入24gNaBr。
步骤2:如上图所示搭建实验装置,缓慢加热,直到无油状物馏出为止。
步骤3:将馏出液转入分液漏斗,分出有机相。
步骤4:将分出的有机相转入分液漏斗,依次用12mLH2O、12mL5%Na2CO3溶液和12mLH2O洗涤,分液,得粗产品,进一步提纯得1-溴丙烷。
(1)仪器A、B的名称分别是____________________ 、______________________。
(2)反应时生成的主要有机副产物有_______________。(写出两种物质的结构简式)
(3)步骤2中需向接受瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是_____________。
(4)写出生成1-溴丙烷的化学方程式_______________________________________。
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