二甲醚又称甲醚,简称 DME,熔点-141.5℃,沸点-24.9℃,与石油液化气(LPG)相似,被誉为“21世纪的清洁燃料”。 由合成气(CO、H2)制备二甲醚的反应原理如下:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-90.0kJ·mo l -1
②2 CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-20.0kJ·mo l -1
回答下列问题:
(1)已知:H2O(1) =H2O(g) △H= +44.0kJ/mol,若由合成气(CO、H2) 制备 1molCH3OCH3(g),且生成 H2O(1),其热化学方程式为_______________。
(2)有人模拟该制备原理:500K时,在2L的密闭容器中充入2mol CO和6molH2,5min达到平衡,平衡时测得c(H2)=1.8mo l·L-1, c(CH3OCH3)=0.2mo l·L-1,此时 CO的转化率为__________。用 CH3OH 表示反应①的速率是_____________mo l·L-1·m i n -1,可逆反应②的平衡常数 K2=______________________。
(3)在体积一定的密闭容器中发生反应②,如果该反应的平衡常数 K2 值变小,下列说法正确的是____。
A. 平衡向正反应方向移动 B. 平衡移动的原因是升高了温度
C. 达到新平衡后体系的压强不变 D. 容器中 CH3OCH3 的体积分数减小
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中,按不同投料比充入 CO(g)和 H2(g)进行反应①,平衡时 CO(g)和 H2(g)的转化率如图所示,则a=________ (填数值)。
(5)绿色电源“二甲醚燃料电池”的结构如图所示,电解质为 熔 融 态 的 碳 酸 盐 (如 熔 融K2CO3),其中 CO2 会参与电极反应。 工作时正极的电极反应为______________ 。
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(12分)研究表面,可用NaBH4与水反应制氢氧燃料电池的氢气:BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑(实质为水电离产生的H+被还原)。下表为pH和温度对本反应中NaBH4 半衰期的影响(半衰期是指反应过程中,NaBH4的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间)。
体系 pH | 不同温度下NaBH4的半衰期(min) | |||
0℃ | 25℃ | 50℃ | 75℃ | |
8 | 4. 32 ×100 | 6. 19 ×10-1 | 8. 64 ×10-2 | 1.22 ×10-2 |
10 | 4. 32 ×102 | 6. 19 ×101 | 8. 64 ×100 | 1.22 ×100 |
12 | 4. 32 ×104 | 6. 19 ×103 | 8. 64 ×102 | 1.22 ×102 |
14 | 4. 32 ×106 | 6. 19 ×105 | 8. 64 ×104 | 1.22 ×104 |
根据要求回答下列问题:
(1)NaBH4与水反应后所得溶液显碱性,则溶液中各离子浓度大小关系为___________。
(2)从上表可知,温度对NaBH4与水反应速率产生怎样的影响?
答: 。
(3)反应体系的pH为何会对NaBH4与水反应的反应速率产生影响?
答: 。
(4)实验表明,将NaBH4溶于足量水,释放的H2比理论产量少得多(即反应一段时间后有NaBH4剩余也不再反应)。其可能原因是 。
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(12分) (1)已知:蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为 30 kJ,其他相关数据如下表:
物质 | H2(g) | Br2(g) | HBr(g) |
1 mol分子中化学键断裂时需要吸收的能量/kJ | 436 | 200 | 369 |
H2(g)+Br2(l)=2HBr(g) ΔH= 。
(2)常温下,将pH均为2的氢溴酸、乳酸(α—羟基丙酸)稀释100倍后,有一种酸的pH=4。请写出乳酸钠溶液中的水解离子方程式: 。
(3)常温下,用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 HBr溶液和20.00 mL0.100 0 mol·L-1 CH3COOH溶液,得到2条滴定曲线,如图所示:
①根据图1和图2判断,滴定HBr溶液的曲线是 (填“图1”或“图2”);
②a= mL;
③c(Na+)=c(CH3COO-)的点是 点;
④E点对应溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。
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Ⅰ.煤是一种重要的化工原料,人们将利用煤制取的水煤气、焦炭、二甲醚等广泛用于工农业生产中.已知: C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) △H=+131.3kJ•mol﹣1
CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=+41.3kJ•mol﹣1
则炭与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为___________________。该反应在____(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下有利于正向自发进行.
Ⅱ.二甲醚(CH3OCH3)被誉为“21世纪的清洁燃料”。 利用煤制取的CO和H2为原料生产二甲醚主要发生以下三个反应:① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1
② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=﹣24kJ•mol﹣1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=﹣41kJ•mol﹣1
(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:
化学键 | H﹣H | C﹣O | H﹣O | C﹣H | |
E/(kJ·mol﹣1) | 436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
由上述数据计算△H1=______________;
(2)该工艺的总反应为3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)△H,该反应
△H=____________,
Ⅲ.在固定体积的密闭容器中,发生可逆反应:2NO2(g) N2O4(g)。已知Fe3+对H2O2的分解具有催化作用。利用下图(a)和(b)中的信息,按图(c)装置(连通的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的________(填“深”或“浅”),其原因是____________________________
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2013年9月以来,我国很多地区再大面积出现雾霾,特别是华中华北尤其严重,汽车尾气、燃煤废气和冬季取暖排放的CO2等都是形成雾霾的原因。
Ⅰ.用于净化汽车尾气的反应为:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)△H<0,在一定温度下,如图在一体积固定的密闭容器中充入一定量的NO和CO,在t1时刻达到平衡状态。
(1)能判断该反应达到平衡状态的标志是_______。
A.在单位时间内生成1mol CO2的同时消耗了1mol CO
B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.混合气体的压强不再变化
(2)在t2时刻将容器的容积迅速扩大到原来的2倍,在其他条件不变的情况下,t3时刻达到新的平衡状态,之后不再改变条件.请在图中补充画出从t2到t4时刻正反应速率随时间的变化曲线:___________
Ⅱ.使用石油热裂解的副产物CH4来制取H2,其生产流程如图1所示:
(3)此流程的第Ⅰ步反应为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),一定条件下CH4的平均转化率与温度、压强的关系如图2所示,则P1_____P2(填“>”、“<”或“=”),100℃时,将1molCH4(g)和2molH2O(g)通入容积为100L的恒容的密闭容器中,达到平衡时CH4的转化率为0.5。此时该反应的平衡常数K____________ (写出完整的计算过程)
(4)此流程的第Ⅱ步反应的平衡常数随温度的变化情况如下表
温度/℃ | 400 | 500 | 830 |
平衡常数K | 10 | 9 | 1 |
温度/℃ | 400 | 500 | 830 |
平衡常数K | 10 | 9 | 1 |
从表上可以推断该反应是___________(填“吸热”或“放热”)反应,若反应在500℃时进行,设CO(g)和H2O(g)的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,反应达到平衡时,CO的转化率为________;
(5)图3表示反应Ⅱ在t1时达到平衡,在t2时因改变某个条件引起浓度变化的情况,图中t2时改变的条件是降低温度或________________(写一种)
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第四周期的Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等许多金属能形成配合物。
(1)Cr3+的核外电子排布式为____________________, 配离子[Cr(H2O)6] 3+中,与Cr3+形成配位键的原子是________(填元素符号)。
(2)NH3是一种很好的配体,氨分子是____________(填“极性”或“非极性”)分子,NH3的沸点_____________(填“高于”、“等于”或“低于”)AsH3。
(3)科学家通过X-射线测得胆矾(CuSO4·5H2O)的结构示意图可简单表示如下:
图中虚线表示的作用力为_______________________;
(4)胆矾溶液与氨水在一定条件下可以生成Cu(NH3)4SO4·H2O晶体。在Cu(NH3)4SO4·H2O晶体中,[Cu(NH3)4]2+为平面正方形结构,呈正四面体结构的原子团是_________,其中心原子的杂化类型是______。
(5)金属镍粉在CO气流中轻微加热,生成无色挥发性液态Ni(CO)4,呈正四面体构型。Ni(CO)4易溶于_________(填标号)。
A.水 B.四氯化碳 C.苯 D.硫酸镍溶液
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A、X、Y、Z、Q、R、T分别代表原子序数依次增大的短周期元素。元素A是原子半径最小的元素;X、Y、Z同周期且相邻,都是蛋白质的组成元素;X、R同族,Q与T原子的最外层电子数之和是R原子最外层电子数的2倍,T单质为淡黄色固体。U是d区元素,U2+的核外最高能级有2对成对电子。请回答下列问题:
(1)Y元素在周期表中的位置____________,位于周期表_____区;Q原子的核外电子排布式为________。
(2) X、Y、Z元素的第一电离能由大到小的顺序是________________。
(3)TZ3分子为________分子(填“极性”或“非极性”),YZ2-离子的VSEPR模型名称是________。(每空2分)
(4)Z和T的简单气态氢化物稳定性好的是_______(填化学式),原因是________________________________________________________________。
(5) A、X、Z、可形成分子式为A2XZ的有机物,则该化合物分子中B原子的轨道杂化类型是________;1mol该分子中含有π键的数目是________。
(6)通常情况下,U2+的溶液很稳定,它与YH3形成的配位数为6的配离子却不稳定,在空气中易被氧化为配位数不变的+3价配离子.该反应的离子方程式是________________________________________________________________________。
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现有部分元素的性质或原子结构信息如表,据此回答下列问题:
元素编号 | 元素性质或原子结构 |
T | M层上有2对成对电子 |
X | 最外层电子数是次外层电子数的2倍 |
Y | 常温下单质为双原子分子,其氢化物的水溶液显碱性 |
Z | 短周期元素最高正化合价是+7价 |
W | 3d能级电子数是最外层电子数的3倍 |
(1)元素X的基态原子核外共有________种空间运动状态不同的电子,元素X与H元素形成的化合物是当今重要的能源,该化合物的电子式为________。
(2)元素Y的价电子排布图为________________,元素Y与元素T相比,电负性较大的是________(用元素符号表示)。
(3)元素Z与元素T相比,非金属性强的是________(用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是________。
a.常温下Z的单质和T的单质状态不同
c.一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应
b.Z的氢化物比T的氢化物稳定
d.最高价氧化物对应水化物的酸性Z的比T的酸性强
(4)W的价电子排布式为________,稳定性比较:W3+________W2+(填“>”或“<”),原因是__________________________________________________________________________。
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下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题:
(1)写出元素k的基态原子的电子排布式________________________________,其原子核外有________个未成对电子。
(2)单质c在空气中充分燃烧的产物的分子构型为________ ,中心原子的杂化方式为_______,该分子含有________(填“极性键”或“非极性键”), 该分子是________分子(填“极性”或“非极性”)。
(3)上述元素的最高价氧化物的水化物中,酸性最强的是___________________,碱性最的___________________(填化学式)。(每空1分)
(4)d的气态氢化物与d的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式是:___________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)o、p两元素的部分电离能数据列于下表:比较两元素的I2、I3可知,气态o2+再失去一个电子比气p2+再失去一个电子困难。对此,你的解是__________________________________________________________________________。
元素 | o | P | |
电离能/kJ·mol-1 | I1 | 717 | 759 |
I2 | 1509 | 1561 | |
I3 | 3248 | 2957 | |
(6)短周期某主族元素的电离能情况如上图所示,则元素是上述周期表的__________元素(填元素符号)。
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1L某混合溶液,可能含有的离子如下表:
(1)往该溶液中逐滴加入NaOH溶液并适当加热,产生沉淀和气体的物质的量(n)与加入NaOH溶液的体积(V)的关系如图所示。
①则该溶液中一定含有的离子是 ;
②可能存在的阳离子有 ;
③肯定不存在的阴离子是 。
(2)经检测,该溶液中还含有大量的Cl-、Br-、I-,若向2 L该混合溶液中通入一定量的Cl2,溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量与通入Cl2的体积(标准状况)的关系如表所示,分析后回答下列问题。
①a的值为 ;
②当通入Cl2的体积为3.36 L(标准状态下)时,溶液中发生反应的离子方程式为 ;此时溶液中Br-、I-的物质的量浓度分别为c(Br-)= ,c(I-)= 。
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