【題目】甲醇是重要的化工原料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生的主要反應如下:
① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1 =-99kJ·mol-1
② CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-58 kJ·mol-1
③ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3
(1)CO2的電子式是________________。
(2)ΔH3=______kJ·mol-1,②反應正向的熵變ΔS______0(填“>”“<”或“=”)。
(3)在容積為2 L的密閉容器中,充入一定量CO2和H2合成甲醇(上述②反應),在其他條件不變時,溫度T1、T2對反應的影響圖像如圖。
①溫度為T1時,從反應到平衡,生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)=_____ mol·L-1·min-1。
②圖示的溫度T1______T2(填寫“>”、“<”或“=”)
(4)T1溫度時,將2 mol CO2和6 mol H2充入2 L密閉容器中,充分反應(上述②反應)達到平衡后,若CO2轉(zhuǎn)化率為50%,此時容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為________;反應②在該溫度達到平衡時,其平衡常數(shù)的數(shù)值為_______。
(5)若反應②在原電池條件下實現(xiàn),請寫出酸性條件下惰性電極上由CO2生成CH3OH的電極反應式:____________________,該電極為原電池的_______極。
【答案】 +41 < < 3∶4 0.148~0.15(或1/6.75以及4/27 ) CO2 + 6e- + 6H+ = CH3OH + H2O 正
【解析】
(1)CO2的電子式為。
(2)應用蓋斯定律計算ΔH3。反應②正向的ΔS<0。
(3)①根據(jù)圖像中數(shù)值用公式υ=計算υ(CH3OH)。
②用“先拐先平”法分析,圖像中T2先出現(xiàn)拐點,T2反應速率快,則T1<T2。
(4)用三段式和化學平衡常數(shù)的表達式計算。
(5)1molCO2得到6mol電子生成1molCH3OH,結(jié)合原子守恒、電荷守恒寫電極反應式;該反應為還原反應,在原電池的正極上發(fā)生。
(1)CO2的電子式為。
(2)分析各熱化學方程式,應用蓋斯定律,將②-①得,CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3=ΔH2-ΔH1=(-58kJ/mol)-(-99kJ/mol)=+41kJ/mol。反應②中氣體反應物的化學計量數(shù)之和為4,氣體生成物的化學計量數(shù)之和為2<4,反應②正向的ΔS<0。
(3)①根據(jù)圖像,溫度為T1時,從反應到平衡反應生成CH3OH物質(zhì)的量為nAmol,生成甲醇的平均速率為υ(CH3OH)=mol/(L·min)=mol/(L·min)。
②用“先拐先平”法分析,圖像中T2先出現(xiàn)拐點,T2反應速率快,根據(jù)溫度對化學反應速率的影響知:T1<T2。
(4)用三段式, CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
c(起始)(mol/L)1 3 0 0
c(轉(zhuǎn)化)(mol/L)1×50%=0.5 1.5 0.5 0.5
c(平衡)(mol/L)0.5 1.5 0.5 0.5
在恒溫恒容時氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比,此時容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為(0.5+1.5+0.5+0.5):(1+3)=3:4。該反應的平衡常數(shù)K===0.15。
(5)CO2中C元素的化合價為+4價,CH3OH中C元素的化合價為-2價,1molCO2得到6mol電子生成1molCH3OH,結(jié)合原子守恒、電荷守恒和酸性條件,CO2生成CH3OH的電極反應式為CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O,該反應為還原反應,該電極為原電池的正極。
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【題目】研究發(fā)現(xiàn),由鈷氧化物負載的錳氧化物納米粒子催化劑對某些反應具有高活性,應用前景良好�;卮鹣铝袉栴}:
(1)Mn基態(tài)原子核外電子排布式為_____________。元素Mn與O中,第一電離能較大的是________;Mn與Co相比,基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)較少的是_______。
(2)CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為__________和__________。
(3)沸點相比較:
①甲醇____H2O(填寫“>”“<”或“=”);原因是_____________________________;
②CO2____H2(填寫“>”“<”或“=”);原因是________________________________。
(4)硝酸錳是制備上述反應催化劑的原料,Mn(NO3)2中的化學鍵除了π鍵外,還存在________。
(5)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖),其中陰離子采用面心立方最密堆積方式,X射線衍射實驗測得MgO的晶胞參數(shù)為αnm,則r(O2-)為________ nm (用含α的算式表示,不必運算化簡,下同)。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)為αˊnm,則r(Mn2+)為________nm(用含α、αˊ的算式表示)。
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【題目】我國科學家屠呦呦因創(chuàng)造性地研制出抗瘧新藥青蒿素和雙氫青蒿素(對瘧原蟲有100%的抑制率)而獲2015年諾貝爾醫(yī)學獎。如圖為青蒿素的鍵線式,以下關(guān)于青蒿素的說法錯誤的是
A. 含有酯基,可水解
B. 含有過氧鍵,有較強氧化性,且不夠穩(wěn)定
C. 青蒿素的化學式C15 H24O5
D. 在水中溶解度不大,易溶于有機溶劑
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【題目】某固體混合物可能由Al、(NH4)2SO4、MgCl2、FeCl2、AlCl3中的兩種或多種組成,現(xiàn)對該混合物做如下實驗,所得現(xiàn)象和有關(guān)數(shù)據(jù)如下圖所示(氣體體積數(shù)據(jù)已換算成標準狀況下的體積)。關(guān)于該固體混合物,下列說法正確的是( )
A. 一定含有MgCl2和FeCl2
B. 一定不含F(xiàn)eCl2,可能含有MgCl2和AlCl3
C. 一定含有Al,其質(zhì)量為4.5 g
D. 一定含有(NH4)2SO4和MgCl2,且物質(zhì)的量相等
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【題目】A、B、C、D都是短周期元素,原子半徑D>C>A>B,其中A、B處在同一周期,A、C處在同一主族。C原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)等于A、B原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)之和,C原子最外層上的電子數(shù)是D原子最外層電子數(shù)的4倍。試回答:
(1)這四種元素分別是:A________,B________,C________,D________。(填名稱)
(2)這四種元素中在常溫常壓下的液態(tài)或氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由大而小的順序是____________。
(3)A與B形成的三原子分子的電子式是________, B與D形成原子個數(shù)比為1∶1的化合物的電子式是__________。
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【題目】如圖中A~H均為中學化學中常見的物質(zhì),A、B、H為氣體,反應①是重要的工業(yè)反應,它們之間有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系(反應中生成的水已略去)。
請回答以下問題:
(1)B是________,D是________,G是________,H是________(填化學式)。
(2)工業(yè)上常利用反應①制取漂白粉,該反應的化學方程式:_____________________,漂白粉溶于水后,受空氣中的CO2作用,即產(chǎn)生有漂白、殺菌作用的次氯酸,化學反應方程式為__________________________。
(3)A中元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________________。
(4)上述反應中屬于氧化還原反應的是_________(填寫序號)。
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【題目】下列對沉淀溶解平衡的描述正確的是( )
A.電解質(zhì)的溶解開始后,只有電解質(zhì)的溶解過程,沒有電解質(zhì)的析出過程
B.沉淀溶解達到平衡時,沉淀的速率和溶解的速率相等
C.沉淀溶解達到平衡時,溶液中溶質(zhì)的各離子濃度相等,且保持不變
D.沉淀溶解達到平衡時,如果再加入難溶性的該沉淀物,將促進溶解
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【題目】鋁合金在日常生活、航空航天和汽車制造等方面均有廣泛用途。下列關(guān)于鋁的說法正確的是
A.鋁的表面容易形成致密的氧化膜,抗腐蝕性能好
B.常溫下不與任何酸、堿反應
C.鋁元素在地殼中的含量高,儲量豐富,僅次于鐵
D.工業(yè)上通常用鈉與鋁鹽溶液反應來制備鋁
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