【題目】十九大報告提出要對環(huán)境問題進行全面、系統(tǒng)的可持續(xù)治理。綠色能源是實施可持續(xù)發(fā)展的重要途徑,利用生物乙醇來制取綠色能源氫氣的部分反應過程如下圖所示:
(1)已知:CO(g) +H2O(g)CO2(g)+H2(g) H1=-41 kJ·mol-1
CH3CH2OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g) H2 =+174.1 kJ·mol-1
反應I的熱化學方程式為______。
(2)反應II在進氣比[n(CO) : n(H2O)]不同時,測得相應的 CO 平衡轉化率見下圖(各點對應的反應溫度可能相同,也可能不同;各點對應的其他反應條件都相同)。
①圖中A、E和 G三點對應的反應溫度TA、TE、TG的關系是_____,其原因是 ______。該溫度下,要提高CO平衡轉化率,除了改變進氣比之外,還可采取的措施是______。
②由圖中可知CO的平衡轉化率與進氣比、反應溫度之間的關系是____。
③A、B 兩點對應的反應速率大。vA_____vB(填“<” “=”或“>”)。已知反應速率 v=v正v逆= k正x(CO)x(H2O) k逆x(CO2) x(H2) ,k為反應速率常數(shù),x為物質的量分數(shù),在達到平衡狀態(tài)為D點的反應過程中,當CO的轉化率剛好達到20%時,=_____。
(3)反應III在飽和KHCO3電解液中,電解活化的CO2來制備乙醇,其原理如圖所示,則陰極的電極反應式為___________。
【答案】CH3CH2OH(g)+H2O(g)4H2(g)+2CO(g) H= +256.1 kJ·mol-1 TA=TE=TG KA=KE=KG=1 及時移去產(chǎn)物 溫度相同,進氣比越大,CO的平衡轉化率越;進氣比相同,反應溫度越高,CO的平衡轉化率越小 < 36.0 14CO2+12e+9H2O═CH3CH2OH+12HCO3
【解析】
(1)反應I化學方程式為CH3CH2OH(g)+H2O(g)═4H2(g)+2CO(g),
①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H1=-41kJ/mol
②CH3CH2OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)△H2=+174.1kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律②-①×2計算CH3CH2OH(g)+H2O(g)═4H2(g)+2CO(g)的△H;
(2)①反應II為CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H1=-41kJ/mol,正反應放熱,可用A、E和G三點對應數(shù)值結合反應三段式計算平衡常數(shù),根據(jù)平衡常數(shù)的變化分析判斷;根據(jù)反應特點,結合溫度、濃度對平衡移動的影響分析提高CO平衡轉化率的措施;
②由圖可知,當CO的轉化率相同時,溫度由低到高對應的進氣比為0.5、1、1.5,由此可確定溫度與進氣比的關系;
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H1=-41kJ/mol,反應為放熱反應,升溫平衡逆向進行,CO轉化率減;達到平衡狀態(tài)為D點的反應過程中,平衡常數(shù)K=,則==K×,根據(jù)反應三段式計算D點時平衡常數(shù)K、計算CO轉化率剛好達到20%時各物質的物質的量分數(shù)x,代入=K×中計算比值;
(3)陰極得電子發(fā)生還原反應,結合電子守恒、電荷守恒書寫電極反應方程式。
(1)反應I化學方程式為CH3CH2OH(g)+H2O(g)═4H2(g)+2CO(g),①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H1=41kJ/mol
②CH3CH2OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)△H2=+174.1kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律②①×2計算CH3CH2OH(g)+H2O(g)═4H2(g)+2CO(g)的△H=+174.1kJ/mol(41kJ/mol)×2=+256.1kJ/mol,即熱化學方程式為CH3CH2OH(g)+H2O(g)═4H2(g)+2CO(g)△H=+256.1kJ/mol;
(2)①圖中A點數(shù)值為(0.5,66.7),即=0.5,CO的轉化率為66.7%=,根據(jù)關系列三段式:
KA===1;
圖中E點數(shù)值為(1,50),即=1,CO的轉化率為50%,根據(jù)關系列三段式:
平衡常數(shù)KE===1;
圖中G點數(shù)值為(1.5,40),即=1.5,CO的轉化率為40%,根據(jù)關系列三段式:
平衡常數(shù)KG ===1;
根據(jù)以上計算可知,KA=KE=KG=1,平衡常數(shù)不變,平衡常數(shù)是溫度的函數(shù),溫度不變,則平衡常數(shù)不變,則可得TA=TE=TG;
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=41kJmol1,即正向為氣體體積不變的放熱反應,所以恒溫條件下,增大H2O(g)的濃度或及時分離出CO2等產(chǎn)物均可提高CO的平衡轉化率;
②由圖可知,溫度相同,進氣比越大,CO的平衡轉化率越小;進氣比相同,反應溫度越高,CO的平衡轉化率越小;
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H1=41kJ/mol,反應為放熱反應,升溫平衡逆向進行,CO轉化率減小,則B點溫度高,反應速率快,即vA<vB;D點數(shù)值為(1,60),反應三段式為:
D點溫度下的平衡常數(shù)KD===2.25,反應達到平衡時v正=v逆,即k正x(CO)x(H2O)=k逆x(CO2)x(H2),所以===K=2.25,在達到平衡狀態(tài)為D點的反應過程中,當CO轉化率剛好達到20%時,反應三段式為:
X(CO)=x(H2O)==0.4,x(CO2)=x(H2)==0.1,所以==K×=2.25×=36.0;
(3)陰極得電子發(fā)生還原反應,故電極反應方程式14CO2+12e+9H2O═CH3CH2OH+12HCO3。
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【題目】醇酸樹脂是一種成膜性好的樹脂,如圖是一種醇酸樹脂的合成線路:
已知:
反應①的化學方程式是______.
寫出B的結構簡式是______.
反應①~③中屬于取代反應的是______填序號.
反應④的化學方程式為是______.
反應⑤的化學方程式是______.
下列說法正確的是______填字母.
a B存在順反異構
b 1molE與足量的銀氨溶液反應能生成2mol
c F能與反應產(chǎn)生
d丁烷、丙醇和D中沸點最高的為丁烷
寫出符合下列條件的與互為同分異構體的結構簡式______.
能與濃溴水反應生成白色沉淀苯環(huán)上一氯代物有兩種能發(fā)生消去反應.
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【題目】某化學實驗小組將裝有銅與濃硫酸燒瓶加熱一段時間后,取出燒瓶中固體,探究其成分。查資料可知,濃硫酸與銅反應可能生成CuS或Cu2S,它們都難溶于水,能溶于稀硝酸。實驗如下:
(i)用蒸餾水洗滌固體,得到藍色溶液,固體呈黑色。
(ii)取少量黑色固體于試管中,加入適量稀硝酸,黑色固體逐漸溶解,溶液變?yōu)樗{色,產(chǎn)生無色氣泡。取少量上層清液于試管,滴加氯化鋇溶液,產(chǎn)生白色沉淀。
①根據(jù)實驗(i)得到藍色溶液可知,固體中含____________(填化學式)
②根據(jù)實驗(ii)的現(xiàn)象_______(填“能”或“不能”)確定黑色固體是CuS還是Cu2S,理由是__________________________________________________________________________。
寫出Cu2S與稀硝酸反應的化學方程式____________________________________________
③為了進一步探究黑色固體的成分,將實驗(i)中黑色固體洗滌、烘干,再稱取48.0g黑色固體進行如下實驗,通入足量O2,使硬質玻璃管中黑色固體充分反應,觀察到F瓶中品紅溶液褪色。
實驗序號 | 反應前黑色固體質量/g | 充分反應后黑色固體質量/g |
I | 48.0 | 48.0 |
Ⅱ | 48.0 | 44.0 |
Ⅲ | 48.0 | 40.0 |
根據(jù)上表實驗數(shù)據(jù)推測:實驗I中黑色固體的化學式為_____________________________;實驗Ⅱ中黑色固體的成分及質量為_______________________________________________。
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【題目】工業(yè)上聯(lián)合生產(chǎn)碳酸氫鈉和氯代烴的工藝流程如圖所示,在生產(chǎn)NaHCO3的過程中完成乙烯氯化,下列敘述錯誤的是
A.過程Ⅰ中的TBA替代了侯德榜制堿法中的氨氣
B.在過程Ⅱ中實現(xiàn)了TBA、CuCl2的再生
C.理論上每生成1mol NaHCO3,可得到1mol C2H4Cl2
D.過程Ⅲ中的反應是C2H4+2CuCl2C2H4Cl2+2CuCl
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【題目】某學生以鐵絲和Cl2為原料進行下列三個實驗。從分類角度分析,下列說法正確的是 ( )
A.實驗①、②所涉及的物質均為電解質
B.實驗①、③發(fā)生的均為離子反應
C.實驗②、③均未發(fā)生氧化還原反應
D.實驗①、③反應制得的物質均為純凈物
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【題目】溫室氣體CO2資源化利用的一種途徑如下,生成物H和I可用作鋰離子電池的電解質。
回答下列問題:
(1)由A到B的反應類型為_____;由C到D的反應所需試劑為______。
(2)E中官能團的名稱是_____,最多_______個原子共線。
(3)F合成G的化學方程式為_______。
(4)與G互為同分異構體的羧酸類芳香族化合物中,核磁共振氫譜為四組峰,峰面積之比為6:2:1:1的結構簡式為____。
(5)設計由丙炔和甲醛為起始原料制備的合成路線(無機試劑任選)______。
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【題目】鋰-銅空氣燃料電池容量高、成本低,具有廣闊的發(fā)展前景。該電池通過一種復雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電能,其中放電過程為2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-,下列說法錯誤的是( )
A.該電池的負極為Li
B.通空氣時,銅被腐蝕,表面產(chǎn)生Cu2O
C.放電時,正極的電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-
D.若有1 mol Li+透過固體電解質時,標準狀況下參與反應的O2體積為5.6 L
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【題目】一種合成強效降血脂藥物(G)的“片段”如下:
下列說法正確的是
A.R、M、G都能發(fā)生加成、取代反應B.R、M、G都有3種含氧官能團
C.M分子中所有碳原子可能共平面D.G分子中苯環(huán)上二溴代物有6種
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【題目】海水的綜合利用可以制備金屬鎂,其流程如圖所示:
(1)寫出下列反應的化學方程式。
①石灰乳與母液反應___;
②Mg(OH)2中加入鹽酸的離子方程式:__;
③MgCl2Mg:___。
(2)在海水提取鎂的過程中,沒有涉及的化學反應類型__
A.分解反應 B.化合反應 C.復分解反應 D.置換反應 E.氧化還原反應
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