【題目】I、煤制天然氣的工藝流程簡圖如下:
⑴反應I:C(s) + H2O(g)CO(g) + H2(g) ΔH = +135 kJ·mol-1,通入的氧氣會與部分碳發(fā)生燃燒反應。請利用能量轉化及平衡移動原理說明通入氧氣的作用:___________________________。
⑵反應II:CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) ΔH = 41 kJ·mol-1。如圖表示不同溫度條件下,煤氣化反應I發(fā)生后的汽氣比(水蒸氣與CO物質(zhì)的量之比)與CO平衡轉化率的變化關系。
① 判斷T1、T2和T3的大小關系:______________。(從小到大的順序)
② 若煤氣化反應I發(fā)生后的汽氣比為0.8,經(jīng)煤氣化反應I和水氣變換反應II后,得到CO與H2的物質(zhì)的量之比為1:3,則反應II應選擇的溫度是_______(填“T1”或“T2”或“T3”)。
⑶① 甲烷化反應IV發(fā)生之前需要進行脫酸反應III。煤經(jīng)反應I和II后的氣體中含有兩種酸性氣體,分別是H2S和_______。
② 工業(yè)上常用熱碳酸鉀溶液脫除H2S氣體得到兩種酸式鹽,該反應的離子方程式是_______。
II、利用甲烷超干重整CO2技術可得到富含CO的氣體,將甲烷和二氧化碳轉化為可利用的化學品,其能源和環(huán)境上的雙重意義重大。該技術中的化學反應為:
CH4 (g)+3CO2 (g)2H2O(g)+4CO(g) H>0
CH4超干重整CO2的催化轉化原理示意如圖:
⑷過程II,實現(xiàn)了含氫物種與含碳物種的分離。生成H2O(g)的化學方程式是______________。
⑸假設過程I和過程II中的各步均轉化完全,下列說法正確的是_______。((填序號)
a.過程I和過程II中均含有氧化還原反應
b.過程II中使用的催化劑為Fe3O4 和CaCO3
c.若過程I投料,可導致過程II中催化劑失效
(6)一定條件下,向體積為2L的恒容密閉容器中充入1.2 mol CH4(g)和4.8 mol CO2(g),發(fā)生反應CH4 (g)+3CO2 (g)2H2O(g)+4CO(g) H>0,實驗測得,反應吸收的能量和甲烷的體積分數(shù)隨時間變化的曲線圖像如圖。計算該條件下,此反應的H=________________。
【答案】 氧氣與碳發(fā)生燃燒反應放熱,放出的熱被可逆反應吸收利用,促進反應正向移動 T1 < T2 < T3 T3 CO2 CO32- + H2S HS - + HCO3- 4H2+Fe3O4 3Fe+4H2O a c +330 kJ/mol
【解析】I、(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)△H=+135kJmol-1,是吸熱反應,而碳與氧氣反應放出熱量,使反應C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),向正反應方向移動,提高碳的利用率;
(2)①反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41kJmol-1的正反應為放熱反應,溫度越高一氧化碳的轉化率越低,由圖可知,溫度的大小為:T1<T2<T3;
②若煤氣化反應I發(fā)生后的汽氣比為0.8,設水蒸氣的物質(zhì)的量是4mol、則生成的CO物質(zhì)的量為5mol,同時生成5mol氫氣,經(jīng)煤氣化反應I和水氣變換反應II后,設反應II中CO轉化的為xmol,則生成xmol氫氣,則(5-x):(5+x)=1:3,x=2.5,CO的轉化率=×100%=50%,根據(jù)圖知,反應溫度為T3;
(3)①根據(jù)方程式II知,生成的酸性氣體還有二氧化碳;
②工業(yè)上常用熱碳酸鉀法脫除H2S氣體得到兩種酸式鹽,則二者反應生成碳酸氫鉀和硫氫化鉀,反應方程式為K2CO3+H2S═KHS+KHCO3;
II、⑷由圖示可知,過程II中氫氣還原Fe3O4生成H2O,發(fā)生反應的化學方程式是4H2+Fe3O4 3Fe+4H2O;
⑸假設過程I和過程II中的各步均轉化完全,下列說法正確的是_______。((填序號)
a.過程I有氫氣生成,而過程II中存在氫氣還原四氧化三鐵和CO還原四氧化三鐵,均屬于氧化還原反應,故a正確;b.過程II中使用的催化劑為Fe3O4和CaO,故b錯誤;c.若過程I投料,則CH4和CO2恰好生成CO和H2,無多余的CO2,導致過程II中只能生成FeO,催化劑效果降低,故c正確;答案為ac;
(6) CH4 (g)+3CO2 (g)2H2O(g)+4CO(g)
起始物質(zhì)的量(mol) 1.2 4.8 0 0
變化物質(zhì)的量(mol) x 3x 2x 4x
平衡物質(zhì)的量(mol) 1.2- x 4.8-3x 2x 4x
平衡時CH4的體積為=,解得x=0.36mol,則H=+118.8× kJ/mol=+330kJ/mol。
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【題目】TPE及其衍生物具有誘導發(fā)光特性,在光電材料等領域應用前景廣泛。TPE的結構簡式如圖,下列關于TPE的說法正確的是
A. TPE屬于苯的同系物
B. TPE能發(fā)生加成反應,但不能取代反應
C. TPE與化合物互為同分異構體
D. TPE的一氯代物有3種
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【題目】用NaCl固體配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液時,操作要領包括:①溶解;②定容;③轉移;④計算;⑤稱量⑥洗滌⑦搖勻等方面,其正確的操作順序是( )
A. ①②⑥③④⑤⑦ B. ④①②⑥③⑤⑦
C. ④⑤①③⑥②⑦ D. ④⑤③⑥②①⑦
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【題目】海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源、藥物和水產(chǎn)資源,下圖為海水利用的部分過程。下列有關說法正確的是( )
A.過程①中除去粗鹽中的SO42-、Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質(zhì),加入的藥品順序為:
Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸
B.在過程③、④、⑤中,溴元素均被氧化
C.過程②中結晶出的MgCl2·6H2O要在HCl氛圍中加熱脫水制得無水MgCl2
D.工業(yè)上通過電解飽和MgCl2溶液制取金屬鎂
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【題目】按要求填空
(1)烷烴A在同溫、同壓下蒸氣的密度是H2的43倍,其分子式為___________。
(2)0.1 mol 烷烴E完全燃燒,消耗標準狀況下的O211.2 L,其分子式為___________。
(3)用式量為43的烷基取代甲苯苯環(huán)上的一個氫原子,所得芳香烴產(chǎn)物的數(shù)目為____________。
(4)某有機物的結構表達式為,其名稱是_______________。
(5)萘的結構式為,其分子式為 ,它的二氯代物又有 種。
(6)立方烷其分子式為 ,它的六氯代物有 種。
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【題目】實驗室以一種工業(yè)廢渣(主要成分為MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)為原料制備MgCO3·3H2O。實驗過程如下:
(1)酸溶過程中主要反應的熱化學方程式為
MgCO3(s)+2H+(aq)===Mg2+(aq)+CO2(g)+H2O(l) ΔH=-50.4 kJ·mol–1
Mg2SiO4(s)+4H+(aq)===2 Mg2+(aq)+H2SiO3(s)+H2O(l) ΔH=-225.4 kJ·mol–1
酸溶需加熱的目的是______;所加H2SO4不宜過量太多的原因是_______。
(2)加入H2O2氧化時發(fā)生發(fā)應的離子方程式為___________。
(3)用如圖所示的實驗裝置進行萃取分液,以除去溶液中的Fe3+。
①實驗裝置圖中儀器A的名稱為_______。
②為使Fe3+盡可能多地從水相轉移至有機相,采取的操作:向裝有水溶液的儀器A中加入一定量的有機萃取劑,______、靜置、分液,并重復多次。
(4)請補充完整由萃取后得到的水溶液制備MgCO3·3H2O的實驗方案:邊攪拌邊向溶液中滴加氨水,______,過濾、用水洗滌固體2~3次,在50℃下干燥,得到MgCO3·3H2O。
[已知該溶液中pH=8.5時Mg(OH)2開始沉淀;pH=5.0時Al(OH)3沉淀完全]。
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【題目】月球含有H、He、N、Na、Mg、Si等元素,是人類未來的資源寶庫。
(1)3He是高效核能原料,其原子核內(nèi)中子數(shù)為__________。
(2)Na的原子結構示意圖為_________,Na在氧氣中完全燃燒所得產(chǎn)物的電子式為________。
(3)MgCl2在工業(yè)上應用廣泛,可由MgO制備。
①MgO的熔點比BaO的熔點________(填“高”或“低”)。
②月球上某礦石經(jīng)處理得到的MgO中含有少量SiO2,除去SiO2的離子方程式為:_________。
③MgO與炭粉和氯氣在一定條件下反應可制備MgCl2。若尾氣可用足量NaOH溶液完全吸收, 則生成的鹽為__________(寫化學式)。
(4)月壤中含有豐富的3He,月壤中提煉1kg3He,同時可得6000kgH2和700 kg N2,若以所得H2和N2為原料經(jīng)一系列反應最多可生產(chǎn)破酸氫銨________kg。
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【題目】Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液,示意圖如圖所示。該電池工作時,下列說法正確的是( )
A.Mg電極是該電池的正極
B.H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應
C.石墨電極附近溶液的pH增大
D.溶液中Cl-向正極移動
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