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【題目】甲醛在木材加工、醫(yī)藥等方面有重要用途。

I.利用甲醇(CH3OH)制備甲醛

脫氫法:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g) △H1=+92.09kJ·mol-1

氧化法:CH3OH(g)+1/2O2(g)HCHO(g)+H2O(g) △H2

(1)脫氫法制甲醛,有利于提高平衡產率的條件有____________

A.低溫 B.高溫 C.低壓 D.高壓 E.催化劑

(2)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-483.64kJ·mol1,則△H2=________。

(3)750K下,在恒容密閉容器中,充入一定量的甲醇,發(fā)生反應CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),若起始壓強為101kPa,達到平衡轉化率為50.0%,則反應的平衡常數Kp=__________(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數,忽略其它反應)。

(4)Na2CO3是甲醇脫氫制甲醛的催化劑,有研究指出,催化反應的部分機理如下:

歷程iCH3OH→·H+·CH2OH

歷程ⅱ:·CH2OH→·HHCHO

歷程ⅲ:·CH2OH3·HCO

歷程iv:·H+·HH2

如圖所示為在體積為1L的恒容容器中,投入1molCH3OH,在碳酸鈉催化劑作用下,經過5min反應,測得甲醇的轉化率(X)與甲醛的選擇性(S)與溫度的關系(甲醛的選擇性:轉化的CH3OH中生成HCHO的百分比),回答下列問題:

600℃時,5min內甲醛的反應速率為____________

650℃-750℃甲醛選擇性隨溫度下降,而甲醇轉化率隨溫度升高的可能原因為________;

700℃時,歷程iii能量~反應過程如圖所示,在答卷紙上繪制歷程ii的“能量~反應過程”示意圖。___________

II.室內甲醛超標會危害人體健康,通過傳感器可以監(jiān)測空氣中甲醛的含量。一種燃料電池型甲醛氣體傳感器的原理所示,則工作電極的電極反應式為_____________。

【答案】BC 149.73kJ·mol-1 50.5kPa 0.066mol·L-1·min-1 反應CH3OHCO2H2為吸熱反應,溫度升高平衡正移,CH3OH轉化率提高;或該反應隨溫度升高反應速率加快,CH3OH轉化率提高 HCHO4e-+H2OCO2+4H+

【解析】

I.(1)該反應是一個反應前后氣體體積增大的吸熱反應,減小壓強、升高溫度都能增大反應物轉化率;

(2)根據蓋斯定律分析解答;

(3)恒溫恒容條件下,壓強之比等于其物質的量之比,根據方程式,結合甲醇的轉化率計算平衡時的壓強和三種氣體分壓,再結合反應的平衡常數Kp=計算;

(4)①600℃時,5min內甲醇的轉化率為55%,根據C原子守恒得n(HCHO) =n(CH3OH)(消耗)×60%=1mol×5560%=0.33mol,據此計算v(HCHO);②升高溫度平衡向吸熱方向移動;③ii為分解反應,是吸熱反應,H原子和CO生成甲醛的反應為放熱反應,所以反應ii產物總能量小于反應iii產物總能量;

II.反應中C元素化合價由0價變?yōu)?4價,則工作電極為負極,負極上HCHO失電子發(fā)生氧化反應。

I.(1) 脫氫法制甲醛的反應為CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g) △H1=+92.09kJ·mol1,該反應是一個反應前后氣體體積增大的吸熱反應,減小壓強、升高溫度都能使平衡正向移動,從而增大反應物轉化率,所以提高平衡產率的條件為高溫、低壓,故選BC;

(2)iCH3OH(g)HCHO(g)+H2(g) △H1=+92.09kJmol-1,ii.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-483.64kJmol-1,根據蓋斯定律,將方程式i+ii得方程式CH3OH(g)+O2(g)HCHO(g)+H2O(g) △H2=(+92.09-×483.64)kJ/mol=-149.73kJmol-1,故答案為:-149.73kJmol-1;

(3)恒溫恒容條件下,壓強之比等于其物質的量之比,設開始時n(CH3OH)=amol,達到平衡狀態(tài)時甲醇的轉化率為50%,則平衡時n(CH3OH)=amol×(1-50%)=0.5amol,根據方程式CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)知,平衡時生成的n(HCHO)=n(H2)=0.5amol,則平衡時混合氣體總物質的量=(0.5+0.5+0.5)amol=1.5amol,平衡時壓強P=×101kPa=1.5×101kPa,三種氣體分壓相等,P(CH3OH)=P(HCHO)=P(H2O)=×1.5×101kPa=0.5×101kPa,反應的平衡常數Kp===50.5kPa,故答案為:50.5kPa;

(4)①600℃時,5min內甲醇的轉化率為55%,根據C原子守恒得n(HCHO)=n(CH3OH)(消耗)×60%=1mol×5560%=0.33molv(HCHO)==0.066 molL-1min-1,故答案為:0.066 molL-1min-1;

②升高溫度平衡向吸熱方向移動,反應CH3OHCO+2H2為吸熱反應,溫度升高平衡正移,CH3OH轉化率提高;或該反應隨溫度升高反應速率加快,CH3OH轉化率提高,故答案為:反應CH3OHCO+2H2為吸熱反應,溫度升高平衡正移,CH3OH轉化率提高;或該反應隨溫度升高反應速率加快,CH3OH轉化率提高;

ii為分解反應,是吸熱反應,H原子和CO生成甲醛的反應為放熱反應,所以反應ii產物總能量小于反應iii產物總能量,所以其圖像為,故答案為:;

II.根據工作原理圖,反應中HCHOC元素化合價由0價變?yōu)?4價,則工作電極為負極,負極上HCHO失電子發(fā)生氧化反應,電極反應式為HCHO-4e-+H2OCO2+4H+,故答案為:HCHO-4e-+H2OCO2+4H+。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】高分子材料PET聚酯樹脂和PMMA的合成路線如下圖:

已知:

I.RCOOR+R "OHRCOOR "+ROH (R.R'、R"代表烴基)

II. (R代表烴基)。

(1)PMMA單體的結構簡式為_______,PET單體中的官能團名稱為________

(2)反應⑤的反應類型是________;反應②的化學方程式為_________

(3)若反應④得到的某一條鏈狀產物聚合度為n,則縮聚反應中脫去的小分子有___個。

(4)PMMA單體有多種同分異構體,某種異構體K具有如下性質:①不能發(fā)生銀鏡反應②不能使溴水褪色③分子內沒有環(huán)狀結構④核磁共振氫譜有面積比為3:1的兩種峰,則K的結構簡式為:__________;另一種異構體H含有醛基、羥基和碳碳雙鍵,在銅催化下氧化,官能團種類會減少一種,則H合理的結構共有___種(不考慮立體異構和空間異構)。

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【題目】已知:① CH3CH=CHCH2CH3CH3COOH+CH3CH2COOH

R-CH=CH2R-CH2-CH2-Br

香豆素的核心結構是芳香內酯AA經下列步驟轉變?yōu)樗畻钏帷?/span>

請回答下列問題:

1)下列有關A、B、C的敘述中不正確的是___________

a. C中核磁共振氫譜共有8種峰

b. A、BC均可發(fā)生加聚反應

c. 1mol A最多能和5mol氫氣發(fā)生加成反應

d. B能與濃溴水發(fā)生取代反應

2B分子中有2個含氧官能團,分別為____________(填官能團名稱),B→C的反應類型為_____________

3)在上述轉化過程中,反應步驟B→C的目的是_________________________

4)化合物D有多種同分異構體,其中一類同分異構體是苯的對二取代物,且水解后生成的產物之一能發(fā)生銀鏡反應。請寫出其中一種的結構簡式:_____________。

5)寫出合成高分子化合物E的化學反應方程式:_______________________________。

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【題目】實驗室可用少量的溴和足量的乙醇制備1,2—二溴乙烷,反應原理為:CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O;CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br。制備裝置如圖所示:

下列說法中不正確的是(

A. 使用恒壓低液漏斗的目的是防止有機物揮發(fā),使漏斗內液體順利滴下

B. 實驗中為了防止有機物大量揮發(fā),應緩慢升高反應溫度至170

C. 裝置C中應加入氫氧化鈉溶液,以吸收反應中可能生成的酸性氣體

D. 實驗過程中應用冷水冷卻裝置D,以避免溴的大量揮發(fā)

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】利用圖示裝置進行實驗,反應進行足夠長時間后裝置II中實驗現(xiàn)象正確的是

II中實驗現(xiàn)象

A

濃鹽酸

大理石

氯化鋇溶液

產生大量白色沉淀

B

濃氨水

堿石灰

硫酸亞鐵溶液

產生大量白色沉淀

C

冰醋酸

乙醇和濃硫酸

飽和碳酸鈉溶液

溶液分層,上層為油狀液體

D

濃鹽酸

KMnO4

氫硫酸

產生淡黃色沉淀

A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】信息時代產生的大量電子垃圾對環(huán)境構成了極大的威脅。某變廢為寶學生探究小組將一批廢棄的線路板簡單處理后,得到含 70%Cu、25%Al、4%Fe 及少量 Au、Pt 的合金,并設計出由合金制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線:

請回答下列問題:

(1)第①步 Cu與酸反應的離子方程式為__________________,得到濾渣 1的主要成分為_______________。

(2)第②步加 H2O2的作用是做氧化劑,將溶液中的 Fe2+氧化為 Fe3+,用 H2O2做氧化劑的優(yōu)點是____________________

(3)濾渣 2的主要成分是 Al(OH)3 Fe(OH)3,在生產中如何分離兩種沉淀,寫出反應的離子方程式______________

(4)第③步蒸發(fā)所需玻璃儀器為__________________。

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【題目】甲、乙、丙、丁四種物質中,甲、乙、丙均含有相同的某種元素,它們之間有如下轉化關系:下列有關物質的推斷不正確的是 ( )

A. 若甲為AlC13溶液,則丁可能是NaOH溶液 B. 若甲為N2,則丁可能是O2

C. 若甲為Fe,則丁可能是稀硝酸 D. 若甲為NaOH溶液,則丁可能是CO2

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【題目】已知:pKa=-lgKa,25℃時,H2SO3pKa11.85,pKa27.19。用0.1 mol·L1NaOH溶液滴定20mL0.1mol·L1H2SO3溶液的滴定曲線如圖所示(曲線上的數字為pH)。下列說法正確的是(

A.a點所得溶液中:2c(HSO3-)c(SO32-)0.1 mol/L

B.b點所得溶液中:c(H)c(SO32-)c(OH)c(H2SO3)

C.c點所得溶液中:c(Na)>3c(HSO3-)

D.d點所得溶液中:c(Na)>c(OH) >c(SO32-)

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列實驗操作、現(xiàn)象與結論對應關系正確的是

選項

實驗操作

實驗現(xiàn)象

結論

A

相同溫度下,同時向

①4 mL 0.1 molL-1 KMnO4酸性溶液和②4 mL 0.2 molL-1 KMnO4酸性溶液中,分別加入4 mL 1 molL-1 H2C2O4溶液

中溶液先褪色

該實驗條件下,KMnO4濃度越小,反應速率越快

B

向煤爐中灼熱的煤炭上灑少量水

產生淡藍色火焰,煤炭燃燒更旺

加少量水后,可使煤炭燃燒放出更多的熱量

C

加熱2NO2(g) N2O4(g)平衡體系

顏色加深

證明正反應是放熱反應

D

分別測定室溫下等物質的量濃度的Na2SO3Na2CO3溶液的pH

后者較大

證明非金屬性

SC

A.AB.BC.CD.D

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