【題目】“一碳化學(xué)”是指以含一個碳原子的化合物(如:CO2、CO、CH4、CH3OH等)為初始反應(yīng)物,合成一系列重要的化工原料和燃料的化學(xué)。
(1)以CO2和NH3為原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應(yīng)可表示如下:
反應(yīng)I:2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(s)△H1
反應(yīng)II:NH2COONH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2=+72.49kJ/mol
總反應(yīng):2NH3(g)+CO2(g)==CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H3=-86.98kJ/mol
請回答下列問題:
①反應(yīng)I的△H1=______ kJ/mol
②反應(yīng)II一般在_________(填“高溫”或“低溫”)情況下有利于該反應(yīng)的進(jìn)行。
③一定溫度下,在體積為固定的密閉容器中按計(jì)量比進(jìn)行反應(yīng)I,下列能說明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)的是__________(填序號)。
A.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化 B.容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)不再變化
C.2V正(NH3)=V逆(CO2) D.容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化
④環(huán)境為真空時,在一敞開容器(非密閉容器)中加入NH2COONH4固體,足夠長時間后,反應(yīng)是否建立平衡狀態(tài)? ___________(填“是”或“否”)
(2)將CO2和H2充入一定體積的密閉容器中,在兩種溫度下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間的變化如下圖。
①曲線I.II對應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KI_______KII(填“ >”、“<”或“=”)。
②一定溫度下,在容積相同且固定的兩個密閉容器中,按如下方式加入反應(yīng)物,一段時間后達(dá)到平衡。
容器 | 甲 | 乙 |
反應(yīng)物投入量 | 1molCO2、3molH2 | amolCO2、bmolH2 cmol CH3OH(g)、cmolH2O(g)(a、b、c均不為零) |
若甲容器平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始的0.8倍,則甲容器平衡混合氣體中CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)為_______,要使平衡后乙容器與甲容器中相同組分的體積分?jǐn)?shù)相等,且起始時維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,乙容器中c的取值范圍為________。
(3)以TiO2/Cu2Al2O4為催化劑,可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關(guān)系如下圖,乙酸的生成速率主要取決于溫度影響的范圍是________________。
【答案】 -159.47 高溫 BD 否 > 12.5% 0.4<c<1 300~400℃
【解析】(1)①反應(yīng)Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)△H1=a kJmol-1,反應(yīng)Ⅱ:NH2CO2NH4(s) =CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJmol-1,總反應(yīng)Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g) =CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJmol-1,由蓋斯定律總反應(yīng)Ⅲ-反應(yīng)Ⅱ,得到2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)△H1=a=-159.47kJmol-1,故答案為:-159.47;
②反應(yīng)Ⅱ:NH2CO2NH4(s) =CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJmol-1,反應(yīng)前后氣體體積增大,△S>0,焓變分析可知是吸熱反應(yīng),△H>0,所以依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)△H-T△S<0,需要在高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,故答案為:高溫;
③A.反應(yīng)I中反應(yīng)物為氣體,生成全部為固體,所以在反應(yīng)前后,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變,所以不能作為平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志,故A錯誤;B.反應(yīng)I中,氣體的物質(zhì)的量減小,所以反應(yīng)的壓強(qiáng)減小,所以容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)不再變化時,說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài),故B正確;C.反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時v正(NH3)=2v逆(CO2),故C錯誤;D.反應(yīng)I中,容器體積不變,氣體質(zhì)量減小,所以當(dāng)容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化時,說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài),故D正確;故選BD;
④環(huán)境為真空時,在一敞開容器(非密閉容器)中加入NH2COONH4固體,發(fā)生NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g),水蒸氣進(jìn)入環(huán)境中,濃度近似為0,無論經(jīng)過多長時間,反應(yīng)都不會建立平衡狀態(tài),故答案為:否;
(2)①II平衡時間小于I,說明II反應(yīng)速率大于I,且平衡時II中CH3OH的物質(zhì)的量小于I,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動,則只能是升高溫度,即II的溫度大于I,溫度越高,平衡向逆反應(yīng)方向移動,導(dǎo)致化學(xué)平衡常數(shù)越小,所以KⅠ>KⅡ,,故答案為:>;
②設(shè)二氧化碳反應(yīng)量為x
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
初始量(mol): 1 3 0 0
轉(zhuǎn)化量(mol): x 3x x x
平衡量(mol):1-x 3-3x x x
甲中平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始時的0.8倍,即=0.8 ,解得x=0.4mol,甲容器平衡混合氣體中CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)=物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=×100%=12.5%;依題意:甲、乙為等同平衡,且起始時維持反應(yīng)逆向進(jìn)行,所以全部由生成物投料,c的物質(zhì)的量為1mol,c 的物質(zhì)的量不能低于平衡時的物質(zhì)的量0.4mol,所以c的物質(zhì)的量為:0.4<c<1mol,故答案為:12.5%;0.4<c<1;
(3)①溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低,在300℃時失去活性,故以后乙酸的生成速率升高是由溫度升高導(dǎo)致的,故乙酸主要取決于溫度影響的范圍為300℃~400℃,故答案為:300℃~400℃。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】糾錯題
(1)有機(jī)物命名要規(guī)范,熟悉系統(tǒng)命名法。請指出下列命名中的錯誤,并訂正。
①(CH3)2CHC≡CH:3,甲基1,丁炔或2甲基3丁炔 訂正________________________。
②CH2Cl—CH2Cl:二氯乙烷 訂正________________________________。
(2)化學(xué)式、鍵線式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式等不能混同。請訂正下面的錯誤。
①乙醇的化學(xué)式為CH3CH2OH 訂正________________________________。
②1,4二溴2丁烯的鍵線式:BrCH2CH===CHCH2Br 訂正________________________。
(3)官能團(tuán)、取代基及原子間的連接方式要正確,官能團(tuán)寫在左邊時要特別注意。請訂正下面的錯誤。
①對苯二酚 訂正_______________________________________。
②聚丙烯: 訂正________________________________________。
(4)書寫有機(jī)化學(xué)方程式時,有機(jī)物一般要寫成結(jié)構(gòu)簡式或結(jié)構(gòu)式,并注明反應(yīng)條件,反應(yīng)前后原子要守恒。請訂正下面方程式的錯誤。
① 訂正_________。
② 訂正___。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】A~H等八種物質(zhì)存在如下轉(zhuǎn)化關(guān)系(反應(yīng)條件、部分產(chǎn)物未標(biāo)出).已知:A為正鹽,B是能使品紅溶液褪色的氣體,E是堿性氣體,G是紅棕色氣體.按要求回答問題:
(1)寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式:
B , D , E , F .
(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)A溶液中的陽離子,寫出實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論. .
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中,可行的是
A. 加稀鹽酸后過濾,除去混在銅粉中的少量鎂粉和鋁粉
B. 用萃取的方法分離汽油和煤油
C. 用溶解、過濾的方法分離KNO3和NaCl固體的混合物
D. 將O2和H2的混合氣體通過灼熱的氧化銅,以除去其中的H2
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【題目】實(shí)驗(yàn)室以一種工業(yè)廢渣(主要成分為MgCO3、MgSO4,含有少量Fe、Al的氧化物)為原料制備MgCO3·3H2O。實(shí)驗(yàn)過程如下:
(1)為加快酸溶速率,可采取的辦法有______,寫出酸溶時廢渣中主要成分發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________。
(2)加入H2O2氧化時發(fā)生發(fā)應(yīng)的離子方程式為_________________。
(3)用萃取分液的方法除去溶液中的Fe3+。
①檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe3+的最佳試劑是_________________。
②為使Fe3+ 盡可能多地從水相轉(zhuǎn)移至有機(jī)相,采取的操作:向水溶液中加入一定量的萃取劑,_______、靜置、分液,并重復(fù)多次。
③萃取時,向混合溶液(含Fe2+、Al3+、Mg2+)中加入適量鹽酸,使Fe2+ 與Cl-生成[FeCl4]-,再用足量的乙醚(Et2O)進(jìn)行萃取,乙醚與H+結(jié)合,生成了離子Et2O·H+,由于[FeCl4]-與Et2O·H+離子容易形成締合物Et2O·H+·[FeCl4]-。該締合物中,Cl-和Et2O分別取代了Fe2+和H+的配位水分子,并且中和了電荷,具有疏水性,能夠溶于乙醚中。因此,就從水相轉(zhuǎn)移到有機(jī)相中。該萃取劑不能萃取Al3+、Mg2+的原因是_________。
(4)已知:Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33,Ksp[(Mg(OH)2)=1.0×10-12.pH=8.5時Mg(OH)2開始沉淀。室溫下,除去MgSO4溶液中的Al3+(使其濃度小于1×10-6mol·L-1),需加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為____________。
(5)向?yàn)V液中加入Na2CO3溶液生成MgCO3 沉淀并用蒸餾水洗滌,檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的操作是________________。
(6)干燥時需低溫干燥,溫度較高時發(fā)生副反應(yīng),寫出MgCO3·3H2O在323K溫度時發(fā)生轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】燃料電池是一種新能源,利用2CO+O2=2CO2設(shè)計(jì)燃料電池時,負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的氣體是_______,酸性條件下正極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)是____________ 。
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【題目】下列說法中錯誤的是()
A. 甲烷與乙烯共lmol,完全燃燒后生成2molH2O
B. 光照下,異丁烷與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)生成的一氯代物有2種
C. 乙烯可以用作生產(chǎn)食品包裝材料的原料
D. 乙酸分子中含有碳氧雙鍵,所以它能使溴水褪色
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【題目】關(guān)于如圖所示的原電池,下列說法正確的是( )
A.電流從鋅電極通過電流表流向銅電極
B.鋅電極發(fā)生還原反應(yīng),銅電極發(fā)生氧化反應(yīng)
C.當(dāng)有13 g Zn溶解時,外電路中就有0.4 mol電子通過
D.銅電極作正極,發(fā)生的電極反應(yīng)為2H++2e﹣═H2↑
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