【题目】乙炔、乙烯均是重要的化工原料。回答下列问题:
(1)1902年,Sabatier首次发现,常压下过渡金属可以催化含有双键或叁键的气态烃的加氢反应。
①已知:C2H2(g)+H2(g)═C2H4(g)△H1=-174.3kJ·mol—1
K1(300K)=3.37×1024
C2H2(g)+2H2(g)=C2H6(g)△H2═-311.0kJ·mol一l
K2(300K)═1.19×1042
则反应C2H4(g)+H2(g)═C2H6(g)的△H=___kJ·mol一1,K(300K)=__(保留三位有效数字)。
②2010年Sheth等得出乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理(如图)。其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。
上述吸附反应为____(填“放热”或“吸热”)反应,该历程中最大能垒(活化能)为____kJ·mol-1,该步骤的化学方程式为____。
(2)在恒容密闭容器中充入乙烯,一定条件下发生反应C2H4(g)C2H2(g)+H2(g)。乙烯的离解率为a,平衡时容器内气体总压强为P总,则分压p(C2H4)═___(用p总和a表示)。
(3)用如图装置电解含CO2的某酸性废水溶液,阴极产物中含有乙烯。
该分离膜为___(填“阳”或“阴”)离子选择性交换膜;生成乙烯的电极反应式为___。
【答案】-136.7 3.53×1017 放热 +85 C2H3*+H*→C2H4* 阳 2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O
【解析】
(1)①根据盖斯定律,△H2-△H1可得C2H4(g)+H2(g)═C2H6(g)的△H,K=;
②吸附时能量降低,解吸时能量升高,C2H3*+H*→C2H4*的活化能最大,为+85kJ·mol-1;
(2)根据三段式列式求解;平衡分压:p(C2H4)=n(C2H4)/n总 P总;
(3)阳极发生反应:2H2O一4e-=4H++O2↑,生成的H+向阴极移动,故用阳离子选择性交换膜,在阳极CO2得到电子结合H+生成一系列燃料,其中生成乙烯的电极反应为2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O。
(1)①C2H4(g)+H2(g)═C2H6(g)的△H=△H2-△H1=-136.7kJ·mol-1,300K时的平衡常数K==1.19×1042/3.37×1024=3.53×1017。
②由图可知,吸附时能量降低,解吸时能量升高,如C2H4*→C2H4 △H=+82kJ·mol-1,基元反应中,C2H3*+H*→C2H4*的活化能最大,为+85kJ·mol-1。
(2)由反应:C2H4(g)C2H2(g)+H2(g)
起始/mol n 0 0
转化/mol
平衡/mol
平衡时总物质的量:,
平衡分压:p(C2H4)=。
(3)阳极发生反应:2H2O一4e-=4H++O2↑,生成的H+向阴极移动,故用阳离子选择性交换膜,在阳极CO2得到电子结合H+生成一系列燃料,其中生成乙烯的电极反应为2CO2+
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【题目】科学家研发出一种新型水溶液锂电池,采用复合膜包裹的金属锂作负极,锰酸锂(LiMn2O4)作正极,以0.5 mol/Li2SO4 水溶液作电解质溶液。电池充、放电时,LiMn2O4与Li2Mn2O4可以相互转化。下列有关该电池的说法正确的是
A. 该电池放电时,溶液中的SO42-向电极b移动
B. 该电池负极的电极反应式为:2Li+2H2O==2LiOH+H2↑
C. 电池充电时,外加直流电源的正极与电极a相连
D. 电池充电时,阳极的电极反应式为:Li2Mn2O4-e-==LiMn2O4 +Li+
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【题目】利用酸解法制钛白粉产生的废液[含有大量的FeSO4、H2SO4和少量的Fe2(SO4)3、TiOSO4]生产铁红和补血剂乳酸亚铁的工艺流程如图所示:
已知:TiOSO4可溶于水,在水中可以电离为TiO2+和SO42-,TiO2+水解成TiO2·xH2O沉淀为可逆反应;乳酸结构简式为CH3CH(OH)COOH。
回答下列问题:
(1)TiOSO4中钛元素的化合价是____________,步骤①中分离硫酸亚铁溶液和滤渣的操作是___________。
(2)滤渣的主要成分为TiO2·xH2O,结合离子方程式解释得到滤渣的原因:________。
(3)从硫酸亚铁溶液中得到硫酸亚铁晶体的操作方法是____________________;硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫,该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为______。
(4)步骤④中发生反应的离子方程式为______________________。
(5)步骤⑥必须控制一定的真空度,原因是有利于蒸发水以及____________________。
(6)实验室中检验溶液B中主要阳离子的方法是______________________。
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【题目】四溴化钛(TiBr4)可用作橡胶工业中烯烃聚合反应的催化剂。已知TiBr4常温下为橙黄色固体,熔点为38.3℃,沸点为233.5℃,具有潮解性且易发生水解。实验室利用反应TiO2+C+2Br2TiBr4+CO2制备TiBr4的装置如图所示。回答下列问题:
(1)检查装置气密性并加入药品后,加热前应进行的操作是__,其目的是__,此时活塞K1,K2,K3的状态为__;一段时间后,打开电炉并加热反应管,此时活塞K1,K2,K3的状态为____。
(2)试剂A为__,装置单元X的作用是__;反应过程中需用热源间歇性微热连接管,其目的是___。
(3)反应结束后应继续通入一段时间CO2,主要目的是___。
(4)将连接管切断并熔封,采用蒸馏法提纯。此时应将a端的仪器改装为__、承接管和接收瓶,在防腐胶塞上加装的仪器是___(填仪器名称)。
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【题目】电解质溶液电导率越大导电能力越强。常温下用0.100 mol·L-1盐酸分别滴定10.00 mL浓度均为0.100 mol·L-1的NaOH溶液和氨水溶液。利用传感器测得滴定过程中溶液的电导率如图所示。下列说法正确的是
A. 曲线①代表滴定氢氧化钠溶液的曲线
B. 滴定氨水的过程应该选择酚酞作为指示剂
C. b点溶液中:c(H+)>c(OH-)+c(NH4+)+c(NH3·H2O)
D. a、b、c、d四点的溶液中,水的电离程度最大的是c点
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【题目】FeCl2是一种常用的还原剂、媒染剂。某化学实验小组在实验室里用如下两种方法来制备无水FeCl2。有关物质的性质如下:
C6H5Cl(氯苯) | C6H4Cl2(二氯苯) | FeCl3 | FeCl2 | |
溶解性 | 不溶于水,易溶于苯、乙醇 | 不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯,易溶于乙醇,易吸水 | ||
熔点/℃ | -45 | 53 | 易升华 | |
沸点/℃ | 132 | 173 | ---------------------- | -------------------- |
(1)H2还原无水FeCl3制取FeCl2。有关装置如图:
①H2还原无水FeCl3制取FeCl2的化学方程式为_____。
②按气流由左到右的方向,上述仪器的连接顺序为_____。(填字母,装置可多次使用);B中盛放的试剂是_____。
③该制备装置的缺点为_____。
(2)利用反应2FeCl3+C6H5Cl→2FeCl2+C6H4Cl2+HCl↑,制取无水FeCl2并测定FeCl3的转化率。按如图装置,在三颈烧瓶中放入32.5g无水氯化铁和过量的氯苯,控制反应温度在一定范围加热3h,冷却、分离提纯得到粗产品。
①仪器a的作用是_____。
②反应结束后,冷却实验装置A,将三颈烧瓶内物质倒出,经过滤、洗涤、干燥后,得到粗产品。洗涤所用的试剂可以是_____,回收滤液中C6H5C1的操作是_____。
③反应后将锥形瓶中溶液配成250mL,量取25.00mL所配溶液,用0.40mol/L NaOH溶液滴定,终点时消耗NaOH溶液为19.60mL,则氯化铁的转化率为_____。
④为了减少实验误差,在制取无水FeCl2过程中应采取的措施有:_____(写出一点即可)。
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【题目】电炉加热时用纯氧氧化管内样品,根据产物的质量确定有机物的组成,下列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。
(1)产生的氧气按从左到右的流向,所选装置各导管的连接顺序是___________。
(2)C装置中浓H2SO4的作用是________。
(3)D装置中MnO2的作用是_____________。
(4)燃烧管中CuO的作用是______________。
(5)若准确称取0.90 g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种),经充分燃烧后,A管质量增加1.32g,B管质量增加0.54 g,则该有机物的实验式为_______。
(6)要确立该有机物的分子式,还要知道___________。
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【题目】三草酸合铁酸钾K3[Fe(C2O4)3]·3H2O是一种翠绿色晶体,在日光下照射,会因感光而部分变深蓝色,故常用于工程制图,即“蓝图”。K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的制备反应为:2FeC2O4·2H2O + H2O2 + 3K2C2O4 + H2C2O4 = 2K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。
回答下列问题:
(1)上述氧化过程中,Fe(II)_____(答简化电子排布式)变为Fe(III)______(答外围电子排布图),基态Fe(III)电子占据______个不同轨道。
(2)对上述反应式中的短周期元素按照电负性由小到大排序为______。
(3)配合物K3[Fe(C2O4)3]的配位数为6,其配体C2O42—中的C的杂化方式为____杂化。
(4) H2O2属于______(填“极性”或“非极性”)分子。H2O2为二元弱酸,一级电离产物HO2—的立体构型是__________。H2O2沸点(150.2 ℃)比H2S沸点(-60.4 ℃)高,简要解释主要原因___________。
(5)将下列晶体的微粒配位数由大到小排序为________(填写代号)
① 金刚石;② 金属钾;③ 干冰
(6)FeO的晶胞结构为NaCl型,测知FeO晶胞边长为428pm,则此晶体中最近的Fe2+与Fe2+的距离为_________pm。(保留三位有效数字)
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【题目】麻黄素M是拟交感神经药。合成M的一种路线如图所示:
已知:I.R—CH2OHRCHO
II.R1-CHO+R-C≡CNa
IV.
V.
请回答下列问题:
(1)D的名称是_______;G中含氧官能团的名称是_______。
(2)反应②的反应类型为_______;A的结构简式为_______。
(3)写出反应⑦的化学方程式:______________________________。
(4)X分子中最多有_______个碳原子共平面。
(5)在H的同分异构体中,同时能发生水解反应和银镜反应的芳香族化合物中,核磁共振氢谱上有4组峰,且峰面积之比为1∶1∶2∶6的有机物的结构简式为_________________。
(6)已知:仿照上述流程,设计以苯、乙醛为主要原料合成某药物中间体的路线________________。
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