【題目】碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3,簡(jiǎn)稱DMC),是一種無(wú)毒、用途廣泛的化工原料,被譽(yù)為當(dāng)今有機(jī)合成的“新基石”。
(1)浙江大學(xué)用甲醇、CO、O2在常壓、70~120℃和催化劑的條件下合成DMC的研究開發(fā)。已知:
(ⅰ)CO的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱:283.0 kJmol﹣1,
(ⅱ)1mol H2O(l)完全蒸發(fā)變成H2O(g)需吸收44kJ的熱量
(ⅲ)2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+H2O(g) △H=﹣15.5kJmol﹣1
則2CH3OH(g)+CO(g)+1/2O2(g) CH3OCOOCH3(g)+ H2O(l) △H=______.
該反應(yīng)在常壓和70~120℃條件下就能自發(fā)反應(yīng)的原因是___________________.
(2)甲醇和CO2可直接合成DMC:
2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+H2O(g),但由于甲醇轉(zhuǎn)化率通常不會(huì)超過(guò)1%,因此制約該反應(yīng)走向工業(yè)化生產(chǎn).
①寫出該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式:______________________________.
②在恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),能說(shuō)明已達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________(選填編號(hào))。
A.v正(CH3OH)=2v逆(CO2) B.CH3OCOOCH3與H2O的物質(zhì)的量之比保持不變
C.容器內(nèi)氣體的密度不變 D.容器內(nèi)壓強(qiáng)不變
③某研究小組在某溫度下,在100mL恒容密閉容器中投入2.5mol CH3OH(g)、適量CO2和6×10﹣5 mol催化劑,研究反應(yīng)時(shí)間對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化數(shù)(TON)的影響,其變化曲線如圖所示。(計(jì)算公式:TON=轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量/催化劑的物質(zhì)的量)在該溫度下,最佳反應(yīng)時(shí)間是_____;4~10h內(nèi)DMC的平均反應(yīng)速率是_______.
④如果在其它條件不變的情況下,研究反應(yīng)溫度對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化數(shù)(TON)的影響,請(qǐng)?jiān)趫D的坐標(biāo)系中畫出從投入反應(yīng)物開始,隨著反應(yīng)溫度不斷升高(不考慮溫度對(duì)催化劑活性的影響),TON變化的曲線示意圖(假設(shè)起始溫度為T0℃)__________________.
⑤假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)下列措施能提高TON值的是______.
A.往反應(yīng)體系中添加催化劑 B.往反應(yīng)體系中添加吸水劑
C.從反應(yīng)體系中分離出CO2 D.?dāng)U大容器的體積.
【答案】(1)-342.5kJ·mol-1(2分),因?yàn)樵摲磻?yīng)△H<0,△S<0(2分)
(2) ①(2分)
② AD(2分)
③ 10(1分) 7.5×10-4mol·L-1·h-1(2分)
⑤B (2分)
【解析】
試題(1)由CO的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱:-283.0 kJmol-1得:ⅰCO(g)+1/2O2 (g)====CO2(g);ΔH ="-" 283 kJ·mol-1,1mol H2O(l)完全蒸發(fā)變成H2O(g)需吸收44 kJ的熱量得:ⅱH2O(l)====H2O(g);ΔH ="+" 44kJ·mol-1,ⅲ 2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g) △H=-15.5 kJmol-1,根據(jù)蓋斯定律:ⅰ-ⅱ+ⅲ得2CH3OH(g)+CO(g)+ 1/2O2(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(l) △H=(-283-44-15.5)kJmol-1=-342.5kJ·mol-1。該反應(yīng)該反應(yīng)為放熱的熵減反應(yīng),根據(jù)H-TS<0能自發(fā)進(jìn)行,該反應(yīng)在低溫下自發(fā)進(jìn)行,故該反應(yīng)在常壓和70~120℃條件下就能自發(fā)反應(yīng)是因?yàn)樵摲磻?yīng)△H<0,△S<0。
(2)① 化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度系數(shù)次冪的積與反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次冪的積的比,根據(jù)化學(xué)方程式寫出該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為:。②A、v正(CH3OH)= 2v逆(CO2) ,正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài),正確;B、反應(yīng)從正向開始,CH3OCOOCH3與H2O的物質(zhì)的量之比不隨反應(yīng)的進(jìn)行而變化,不能作為平衡標(biāo)志,錯(cuò)誤;C、該反應(yīng)在恒容密閉容器進(jìn)行,容器內(nèi)氣體的質(zhì)量不變,氣體的密度不隨反應(yīng)的進(jìn)行而變化,氣體密度不變,不能作為平衡標(biāo)志,錯(cuò)誤;D、該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),容器內(nèi)壓強(qiáng)不變,說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)平衡,正確,選AD。
③根據(jù)圖像分析反應(yīng)時(shí)間為10h時(shí)TON最大,甲醇的轉(zhuǎn)化率最高,故最佳反應(yīng)時(shí)間是10h;根據(jù)題給信息和圖像知4h時(shí)轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量=20×6×10-5mol=1.2×10-3mol,10h時(shí)轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量="35" ×6×10-5mol =2.1×10-3mol ,則4~10 h內(nèi)甲醇的物質(zhì)的量變化,△n(CH3OH)=0.9×10-3mol ,v (DMC)="1/2v" (CH3OH)=△n(CH3OH)/2V△t=7.5×10-4mol·L-1·h-1;④在其它條件不變的情況下,隨著反應(yīng)溫度不斷升高,從投入反應(yīng)物開始,轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量逐漸增大,TON逐漸增大,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量最大,TON最大,該反應(yīng)放熱,再升高溫度,平衡逆向移動(dòng),轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量又逐漸減少,TON又逐漸減小,圖像見答案。⑤A、往反應(yīng)體系中添加催化劑,平衡不移動(dòng),轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量不變,催化劑的物質(zhì)的量增加,TON值減小,錯(cuò)誤;B、往反應(yīng)體系中添加吸水劑 ,平衡正向移動(dòng),轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量增大,催化劑的物質(zhì)的量不變,TON值增大,正確;C、從反應(yīng)體系中分離出CO2,平衡逆向移動(dòng),轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量減小,催化劑的物質(zhì)的量不變,TON值減小,錯(cuò)誤;D、擴(kuò)大容器的體積,平衡逆向移動(dòng),轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量減小,催化劑的物質(zhì)的量不變,TON值減小,錯(cuò)誤,選B。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】一定溫度下,在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g)3C(g),若反應(yīng)開始時(shí)充入2 mol A和2 mol B,達(dá)平衡后A的體積分?jǐn)?shù)為a%。其他條件不變時(shí),若按下列四種配比作為起始物質(zhì),平衡后A的體積分?jǐn)?shù)大于a%的是
A. 2.5mol C B. 2 mol A、2 mol B和10 mol He(不參加反應(yīng))
C. 1.5 mol B和1.5 mol C D. 2 mol A、3 mol B和3 mol C
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】金屬及其化合物在生產(chǎn)中用途廣泛。
Ⅰ利用生產(chǎn)硼砂的廢渣一一確鎂泥(主要成分為MgCO3.SiO2,還含有少量Fe2O3、MnO、CaO等)為主要原料制取輕質(zhì)碳酸鎂[MgCO3:Mg(OH)2:2H2O]的工業(yè)流程如下:
(1)寫出“酸溶"一步中,MgCO3和硫酸反應(yīng)的離子方程式________________________。
(2)濾渣2的主要成分有MnO2和____,寫出生成MnO2的離子方程式_____________。
(3)“合成”時(shí)需通蒸汽至80℃,邊加熱邊攪拌,溫度不能超80℃的原因是________。
II.從含銅豐富的自然資源黃銅礦(CuFeS2)冶煉銅的工藝流程如下:
已知:①CuFeS2+3CuCl2=4CuCl↓+FeCl2+2S↓ ②+1價(jià)的Cu在酸性條件下易歧化
(4)浸取時(shí),若改用FeCl3溶液,也能生成CuCl和S,該反應(yīng)化學(xué)方程式為_______________。
(5)若過(guò)濾1所得濾液中只含F(xiàn)eCl2,則將其在空氣中加熱蒸干、灼燒后,所得固體的化學(xué)式為__________。
(6)調(diào)節(jié)溶液的pH后,除生成Cu外,還能產(chǎn)生一種金屬離子,此金屬離子是______。(填離子符號(hào))
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列關(guān)于化學(xué)鍵的敘述中正確的是( )
A.化學(xué)鍵存在于原子之間,也存在于分子之間
B.兩個(gè)原子之間的相互作用叫做化學(xué)鍵
C.離子鍵是陰、陽(yáng)離子之間的相互吸引力
D.化學(xué)鍵通常是指相鄰的兩個(gè)或多個(gè)原子之間強(qiáng)烈的相互作用
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】現(xiàn)有下列5 種物質(zhì):①空氣 ②CO2 ③乙醇 ④CaCO3 ⑤Al(OH)3;按要求填空(填代號(hào)):
(1)屬于混合物的是_______;
(2)屬于氧化物的是_______;
(3)屬于堿的是_______;
(4)屬于有機(jī)物的是_______;
(5)屬于鹽的是_______。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】詩(shī)詞是中華民族燦爛文化的瑰寶。下列古詩(shī)中不涉及化學(xué)變化的是( )
A.忽如一夜春風(fēng)來(lái),千樹萬(wàn)樹梨花開
B.爆竹聲中一歲除,春風(fēng)送暖入屠蘇
C.落紅不是無(wú)情物,化作春泥更護(hù)花
D.春蠶到死絲方盡,蠟炬成灰淚始干
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在某澄清透明的溶液中,下列各組離子中能大量共存的是
A. K+、H+、SO42—、OH— B. Ba2+、K+、SO42—、NO3—
C. Na +、H+、Cl—、CO32- D. Na +、Cu2+、Cl-、SO42—
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】Cu2O廣泛用作顏料和化工生產(chǎn)的催化劑。
Ⅰ.制備Cu2O
(1)電解法:工業(yè)上用銅作陽(yáng)極,鈦片為陰極,電解一定濃度的NaOH 溶液可制備氧化亞銅,寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_____________________
(2)微乳液-還原法:在 100℃ Cu(NO3)2 的水溶液中加入一定體積的 NaOH 水溶液,并攪拌使之混合均勻, 再逐滴加入水合肼的水溶液,直至產(chǎn)生紅色沉淀,經(jīng)抽濾、洗滌和真空干燥,得到Cu2O 粉末。
已知: N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H= -akJ/mol
Cu(OH)2(s)=CuO(s)+H2O(l)△H= +bkJ/mol
4CuO(s)=2Cu2O(s)+O2(g)△H= +ckJ/mol
則由N2H4 和Cu(OH)2 反應(yīng)制備 Cu2O 的熱化學(xué)方程式為 ________________________。
Ⅱ.工業(yè)上用Cu2O 與 ZnO 組成的催化劑可用于工業(yè)上合成甲醇: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H = -90.8 kJ/mol,回答下列問(wèn)題:
(1)能說(shuō)明反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)已達(dá)平衡狀態(tài)的是(_______)
A.當(dāng)反應(yīng)的熱效應(yīng)△H = -90.8 kJ/mol 時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B.在恒溫恒壓的容器中,混合氣體的密度保持不變
C.在絕熱恒容的容器中,反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化
D.在恒溫恒容的容器中,氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化
(2)在 T1℃時(shí),體積為 2 L 的恒容容器中充入物質(zhì)的量之和為 3mol 的 H2 和CO,當(dāng)起始 n(H2)/n(CO)= 2 時(shí),經(jīng)過(guò) 5min 達(dá)到平衡,CO 的轉(zhuǎn)化率為 0.6,則0~5min 內(nèi)平均反應(yīng)速率 v (H2)=___;該溫度下的平衡常數(shù)為__________________ ;若此時(shí)再向容器中加入CO(g) 和 CH3OH(g)各 0.4mol,達(dá)新平衡時(shí) H2 的轉(zhuǎn)化率將 ______(填“增大”、 “減小”或“不變”);
(3)工業(yè)實(shí)際合成 CH3OH 生產(chǎn)中,采用下圖M點(diǎn)而不是N點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件,運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡知識(shí),同時(shí)考慮生產(chǎn)實(shí)際,說(shuō)明選擇該反應(yīng)條件的理由:________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】用50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱;卮鹣铝袉(wèn)題:
(1)從實(shí)驗(yàn)裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃儀器是 。
(2)燒杯間填滿碎紙條的作用是 。
(3)大燒杯上如不蓋硬紙板,求得的中和熱數(shù)值 (填“偏大、偏小、無(wú)影響”)
(4)如果用60mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液進(jìn)行反應(yīng),與上述實(shí)驗(yàn)相比,所放出的熱量 (填“相等、不相等”),所求中和熱 (填“相等、不相等”),簡(jiǎn)述理由
(5)用相同濃度和體積的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),測(cè)得的中和熱的數(shù)值會(huì) ;(填“偏大”、“偏小”、“無(wú)影響”)。
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