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【题目】甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2H2)在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:

I.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H1=-41.0kJ/mol

II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.0kJ/mol

III.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3

回答下列问题:

(1)△H3=______在以上制备甲醇的两个反应中,反应II优于反应III,其原因为______

(2)一定化例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时,体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图1所示。

当温度为470K时,图中P_____(不是”)处于平衡状态。490K之后,甲醇产率下降的原因是____________

(3)2为一定比例的CO2、H2,CO、H2,CO、CO2、.H2条件下甲醇生成速率与温度的关系。

①490K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是______(“A"“B").

A. B.

②490K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,结合反应I、III分析原因______________________

(4)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的电极反应式为_____

【答案】 - 49.0 kJ·mol-1 反应符合原子经济性的原则即原子利用率为100%(绿色化学 不是 反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应升高温度平衡逆向移动且催化剂活性降低 B CO促进反应正向移动二氧化碳和氢气的量增加水蒸气的量减少有利于反应III正向进行 CO2+6H++6e==CH3OH+H2O

【解析】(1)根据盖斯定律:反应Ⅱ-反应Ⅰ=反应,故△H3=△H2-△H1=-90.0kJ/mol-(-41.0kJ/mol

)= - 49.0 kJ·mol-1 ,由于反应生成物只有甲醇,原子利用率为100%,符合原子经济性的原则(绿色化学),故反应II优于反应III,因此,本题答案为:- 49.0 kJ·mol-1反应符合原子经济性的原则即原子利用率为100%(绿色化学)。

温度为470K时,图中P点甲醇产率没有达到最大,不是处于平衡状态。反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应,490K之后,升高温度平衡逆向移动,且催化剂活性降低,使甲醇产率下降,故本题答案为:不是; 反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应升高温度平衡逆向移动且催化剂活性降低。

(3))图2为一定比例的CO2、H2,CO、H2,CO、CO2、.H2条件下甲醇生成速率与温度的关系。①490K时,从甲醇的生成速率来看,a曲线大于c曲线,即甲醇来源于CO2H2

490K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是 B;②490K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,从化学热力学,结合反应I、III分析,对I.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),CO是反应物,CO促进反应I正向移动,CO2H2

的量增加,水蒸气的量减少,反应III.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 正向进行,故

CO的存在使甲醇生成速率增大。

(4)CO2在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,CO2中碳元素化合价降低,被还原,发生还原反应,则生成甲醇的电极反应式为:CO2+6H++6e==CH3OH+H2O。

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ⅰ.2Na+2NH32NaNH2+H2

ⅱ.NaNH2+N2ONaN3+H2O

实验室利用如下装 置模拟工业级NaN3的制备。

回答下列问题

实验Ⅰ:制备

(1)装置C中盛放的药品为____________________装置D中进行油浴而不用水浴的主要原因是_______________________

(2)N2O可由NH4NO3240~245℃ 分解制得(硝酸铵的熔点为169.6℃),则可选择的气体发生装置是__________________(图中加热装置已略去),该反应的化学方程式为______________在制备NaN3的实验过程中,当观察到_______________时开始通入N2O。

实验Ⅱ:分离提纯

反应完全结束后,取出装置D中的混合物进行以下操作,得到NaN3固体

已知:NaNH2能与水反应生成NaOH 和氨气

(3)操作采用乙醚洗涤的原因是________________________

实验Ⅲ:定量测定

实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN3的质量分数:①2.500 g试样配成500.00 mL溶液。50.00 mL溶液置于锥形瓶中,加入50.00 mL 0.1010 mol·L-1(NH4)2Ce(NO3)6 溶液。③充分反应后,将溶液稍稀释,向溶液中加入8 mL浓硫酸滴入3滴邻菲哕啉指示液,用0.0500 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定过量的Ce4+消耗溶液体积为29.00mL。测定过程的反应方程式为:2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2

Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+

(4)配制叠氮化钠溶液时,除需用到烧杯、玻璃棒、量筒外,还用到的玻璃仪器有_____________

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___________________

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依据实验过程回答下列问题:

(2)实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌B、C中的反应物外,还有_______

(3)下列各项措施中,不能提高测定准确度的是_____________(填标号)。

a.在加入盐酸之前,应排净装置内的CO2气体

b.滴加盐酸不宜过快

c.A~B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置

d.B~C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置

(4)实验中准确称取8.00g样品三份,进行三次测定,测得BaCO3平均质量为3.94g。则样品中碳酸钙的质量分数为_____________________________

(5)有人认为不必测定C中生成的BaCO3质量,只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差,一样可以确定碳酸钙的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高,原因是__________

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