中国科学家创造性地构建了硅化物晶格限域的单铁中心催化剂，成功地实现了甲烷在无氧条件下选择活...

中国科学家创造性地构建了硅化物晶格限域的单铁中心催化剂，成功地实现了甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等化学品。请回答下列问题：

(1)基态铁原子的价层电子轨道表达式为______。

(2)硅、碳位于同一主族，用“”“”或“”填空：

(3)CN-能与Fe3+形成配合物，与CN-互为等电子体的分子有______ (任写一种)；1 mol[Fe(CN)6 ]3-中含______molσ键。

(4)已知：反应，碳原子的杂化类型转化过程为______；

从共价键重叠方式看，分子中键类型为；的键角比的键角______  填“大”或“小”。

(5)铁晶体有两种晶胞，如图1、图2所示。

图1中晶胞中铁的配位数为______；图2中铁晶胞堆积方式为______。

(6)碳化硅晶胞如图3所示，已知碳化硅晶体的密度为dg⋅cm-3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则碳化硅中硅碳键的键长为______ pm。

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中国科学家创造性地构建了硅化物晶格限域的单铁中心催化剂，成功地实现了甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等化学品。请回答下列问题：

(1)基态铁原子的价层电子轨道表达式为______。

(2)硅、碳位于同一主族，用“”“”或“”填空：

(3)CN-能与Fe3+形成配合物，与CN-互为等电子体的分子有______ (任写一种)；1 mol[Fe(CN)6 ]3-中含______molσ键。

(4)已知：反应，碳原子的杂化类型转化过程为______；

从共价键重叠方式看，分子中键类型为；的键角比的键角______  填“大”或“小”。

(5)铁晶体有两种晶胞，如图1、图2所示。

图1中晶胞中铁的配位数为______；图2中铁晶胞堆积方式为______。

(6)碳化硅晶胞如图3所示，已知碳化硅晶体的密度为dg⋅cm-3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则碳化硅中硅碳键的键长为______ pm。

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催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位，主要涉及过渡元素及其化合物、硅、铝化合物等。中国科学家创造性地构建了硅化物晶格限域的单铁中心催化剂，成功地实现了甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等化学品。

(1)硅、碳位于同一主族，用“>”“<”或“＝”填空：

(2)CN－能与Fe3＋形成配合物，与CN－互为等电子体的分子有_____________(任写一种)；1mol[Fe(CN)6]3－中含____________mol σ键。

(3)已知：反应2CH4CH2＝CH2＋2H2，碳原子的杂化类型转化过程为___________；

(4)聚四氟乙烯是一种准晶体，准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过___________方法区分晶体、准晶体和非晶体。

(5)基态F原子的价层电子排布图为___________。

(6)[H2F]＋[SbF6]－(氟锑酸)是一种超强酸，存在[H2F]＋，该离子的空间构型为____________。

(7)CuCl的熔点为426℃，熔化时几乎不导电；CuF的熔点为908℃，密度为7.1g·cm－3。

①CuF的熔点比CuCl的高，原因是____________________________________________。

②已知NA为阿伏加德罗常数的值，CuF的晶胞结构如图所示，则CuF的晶胞参数a＝__________nm(列出计算式)。

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以天然气代替石油生产液体燃料和基础化学品是当前化学研究和发展的重点。

（1）我国科学家创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂，成功实现了甲烷一步高效生产乙烯、芳香烃Y和芳香烃Z等重要化工原料，实现了CO2的零排放，碳原子利用率达100%。已知Y、Z的相对分子质量分别为78、128，其一氯代物分别有1种和2种。

①有关化学键键能数据如表中所示：

写出甲烷一步生成乙烯的热化学方程式_________________________，反应中硅化物晶格限域的单中心铁催化剂的作用是________________________；

②已知：原子利用率=期望产物总质量/反应物总质量×100%，则甲烷生成芳香烃Y的原子利用率为___________；

③生成1 mol Z产生的H2约合标准状况下________L。

（2）如图为乙烯气相直接水合法制备乙醇中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系

（其中n(H2O):n(C2H4)=1:1）。

①若p2=8.0 MPa，列式计算A点的平衡常数Kp=____________（用平衡分压代替平衡浓度计算；分压=总压×物质的量分数；结果保留到小数点后两位）；

②该反应为__________（填“吸热”或“放热”）反应，图中压强（p1、p2、p3、p4）的大小关系为____________，理由是________________；

③气相直接水合法常采用的工艺条件：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度为290℃，压强为6.9 MPa，n(H2O):n(C2H4)=0.6:1。乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有______________（任写两条）。

（3）乙烯可以作为燃料电池的负极燃料，请写出以熔融碳酸盐作为电解质时，负极的电极反应式________________________________。

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以天然气代替石油生产液体燃料和基础化学品是当前化学研究和发展的重点。

（1）我国科学家创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂，成功实现了甲烷一步高效生产乙烯、芳香烃Y和芳香烃Z等重要化工原料，实现了CO2的零排放，碳原子利用率达100%。已知Y、Z的相对分子质量分别为78、128，其一氯代物分别有1种和2种。

①有关化学键键能数据如表中所示：

写出甲烷一步生成乙烯的热化学方程式：_________________________，反应中硅化物晶格限域的单中心铁催化剂的作用是________________________；

②已知：原子利用率=期望产物总质量/反应物总质量×100%，则甲烷生成芳香烃Y的原子利用率为___________；

③生成1 mol Z产生的H2约合标准状况下________L。

（2）如图为乙烯气相直接水合法制备乙醇过程中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1]。

①若p2=8.0 MPa，列式计算A点的平衡常数Kp=____________（用平衡分压代替平衡浓度计算；分压=总压×物质的量分数；结果保留到小数点后两位）；

②该反应为__________（填“吸热”或“放热”）反应，图中压强（p1、p2、p3、p4）的大小关系为____________，理由是________________；

③气相直接水合法常采用的工艺条件：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度为290℃，压强为6.9 MPa，n(H2O)∶n(C2H4)=0.6∶1。乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有______________（任写两条）。

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(11分)天然气是一种重要的化工原料。

I．2014年5月，我国科学家成功实现了甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、苯、氢气等高值化学品。

（1）苯的二氯代物的同分异构体有　　　　　　　 种。

（2）乙烯通入溴的四氯化碳溶液中，反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）已知甲烷、乙烯、氢气燃烧的热化学方程式分别如下：

①CH4(g) +2O2(g) === CO2(g) +2H2O ( l )　　　　 ΔH= - 890.3 kJ·mol-1

②C2H4(g)+3O2(g) === 2CO2(g) +2H2O ( l )　　　　 ΔH= - 1 306.4 kJ·mol-1

③2H2 (g)+O2 (g) === 2H2O ( l )　　　　　　 ΔH= - 571.6　 kJ·mol-1

则2CH4(g) ===C2H4(g) +2H2 (g) 的 ΔH = 　　　　　　　　　　　　　 。

Ⅱ．甲烷的传统转化利用，第一步制取合成气(CO、H2)，第二步用合成气制取甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)等。

（4）某温度下，将1mol CH4和1 mol H2O(g)充入容积为0.5 L的密闭容器中，发生如下反应：

CH4(g) +H2O(g) CO(g) +3H2 (g)　　 ΔH= +206.4 kJ·mol-1

当反应达到平衡时，测得其平衡常数K=27。

①CH4的平衡转化率 = 　　　　　　 。

②如果其它条件不变，升高温度，CH4的平衡常数　　　　　　　　 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

（5）在一定条件下，合成气发生如下两个主要反应：

CO(g)+2H2(g)=== CH3OH(g)　　　 ΔH= -90.1kJ·mol-1

2CO(g)+4H2(g)=== CH3OCH3(g) + H2O(g)　 　 ΔH= -204.7kJ·mol-1。

仅根据下图，选择该条件下制取甲醇的最佳温度为　　　　　　　 。

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中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。

（1）现代石油化工采用Ag作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X（分子式C2H4O，不含双键），该反应符合最理想的原子经济，则反应的化学方程式是______________（有机物请写结构简式）。

（2）已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式_____________。

（3）在400 ℃时，向初始体积1 L的恒压反应器中充入1 molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。则：

①在该温度下，其平衡常数K＝________。

②若向该容器通入高温水蒸气（不参加反应，高于400℃），C2H4的产率将________（选填“增大”“减小”“不变”“无法确定”），理由是_____________。

③若容器体积固定，不同压强下可得变化如下图，则压强的关系是__________。

④实际制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g) →C2H6(g)＋H2(g)。反应器和CH4起始量不变，不同温度下C2H6和C2H4的体积分数与温度的关系曲线如图。

A．在200 ℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因可能是_____________。

B．400℃时，C2H4、C2H6的体积分数分别为20.0%、6.0%，则体系中CH4的体积分数是_________。

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中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。

（1）现代石油化工采用Ag作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X（分子式C2H4O，不含双键），该反应符合最理想的原子经济，则反应的化学方程式是___（有机物请写结构简式）。

（2）已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式___。

（3）在400℃时，向初始体积1L的恒压反应器中充入1molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。则：

①在该温度下，其平衡常数K=__。

②若向该容器通入高温水蒸气（不参加反应，高于400℃），C2H4的产率将__（选填“增大”“减小”“不变”“无法确定”），理由是___。

③若容器体积固定，不同压强下可得变化如图，则压强的关系是___。

④实际制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g)→C2H6(g)＋H2(g)。反应器和CH4起始量不变，不同温度下C2H6和C2H4的体积分数与温度的关系曲线如图。

在200℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因可能是___。

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中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。

（1）现代石油化工采用Ag作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X（分子式C2H4O，不含双键），该反应符合最理想的原子经济，则反应的化学方程式是______________（有机物请写结构简式）。

（2）已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式_____________。

（3）在400 ℃时，向初始体积1 L的恒压反应器中充入1 molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。则：

①在该温度下，其平衡常数K＝________。

②若向该容器通入高温水蒸气（不参加反应，高于400℃），C2H4的产率将________（选填“增大”“减小”“不变”“无法确定”），理由是_____________。

③若容器体积固定，不同压强下可得变化如下图，则压强的关系是__________。

④实际制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g) →C2H6(g)＋H2(g)。反应器和CH4起始量不变，不同温度下C2H6和C2H4的体积分数与温度的关系曲线如图。

A．在200 ℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因可能是_____________。

B．400℃时，C2H4、C2H6的体积分数分别为20.0%、6.0%，则体系中CH4的体积分数是_________。

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中科院一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。

（1）已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式_________。

（2）在400℃时，向1L的恒容反应器中充入1mol CH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0 %。则在该温度下，其平衡常数K=_______。按化学平衡移动原理，在图(a)中画出该反应的平衡转化率与温度及压强(p1>p2)的关系曲线。_______________________

（3）在制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g)C2H6(g) +H2(g)。在常温下，向体积为1L的恒容反应器中充入1molCH4，然后不断升高温度，得到图(b)。

①在200℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因是_________________________。

②在600℃后，乙烯的体积分数减少的主要原因是__________________________。

（4）工业上常采用除杂效率高的吸收-电解联合法，除去天然气中的杂质气体H2S，并转化为可回收利用的单质硫，其装置如下图所示。

通电前，先通入一段时间含H2S的甲烷气，使部分NaOH吸收H2S转化为Na2S，再接通电源，继续通入含杂质的甲烷气，并控制好通气速率。装置中右端碳棒为_________极，左端碳棒上的电极反应为_________________________，右池中的c(NaOH)：c(Na2S)______________ (填“增大”、“基本不变”或“减小)。

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