探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H1=﹣49.5 kJ•mol﹣1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2=﹣90.4 kJ•mol﹣1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)△H3
回答下列问题:
(1)△H3= kJ•mol﹣1。
(2)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1mol CO2和3mol H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,此时H2O(g)的浓度为 mol•L﹣1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应Ⅲ的平衡常数为 。
(3)不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
已知:CO2的平衡转化率 100%
CH3OH的平衡产率 100%
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图 (填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 ;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是 。
(4 )为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为 (填标号)。
A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压
[化学--选修3:物质结构与性质]
在普通铝中加入少量 和 后,形成一种称为拉维斯相的 微小晶粒,其分散在 中可使得铝材的硬度增加、延展性减小,形成所谓"坚铝",是制造飞机的主要村料。回答下列问题:
(1)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是(填标号)。
A. B. C. D.
(2)乙二胺 是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是 、 。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是(填" "或" ")。
(3)一些氧化物的熔点如下表所示:
氧化物 |
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熔点/°C |
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解释表中氧化物之间熔点差异的原因 。
(4)图(a)是 的拉维斯结构, 以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的 。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见, 原子之间最短距离 , 原子之间最短距离 。设阿伏加德罗常数的值为 ,则 的密度是 (列出计算表达式)。
用软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe3O4、Al2O3 )和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如图:
已知:MnO2是一种两性氧化物; 25℃时相关物质的Ksp见下表。
物质 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
Al(OH)3 |
Mn(OH)2 |
Ksp |
1×10﹣16.3 |
1×10﹣38.6 |
1×10﹣32.3 |
1×10﹣12.7 |
回答下列问题:
(1)软锰矿预先粉碎的目的是 ,MnO2 与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为 。
(2)保持BaS投料量不变,随MnO2与BaS投料比增大,S的量达到最大值后无明显变化,而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小,减小的原因是 。
(3)滤液Ⅰ可循环使用,应当将其导入到 操作中 (填操作单元的名称)。
(4)净化时需先加入的试剂X为 (填化学式),再使用氨水调溶液的pH,则pH的理论最小值为 (当溶液中某离子浓度c≤1.0×10﹣5mol•L﹣1时,可认为该离子沉淀完全)。
(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为 。
【化学ーー选修2:化学与技术】
高锰酸钾( )是一种常用氧化剂,主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿(主要成分为 )为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:
回答下列问题:
(1) 原料软锰矿与氢氧化钾按 的比例在 "烘炒锅"中混配,混配前应将软锰矿粉碎, 其作用是 。
(2) "平炉"中发生的化学方程式为 .
(3)"平炉"中需要加压,其目的是 。
(4) 将 转化为 的生产有两种工艺。
① 歧化法" 是传统工艺, 即在 溶液中通入 气体, 使体系呈中性或弱碱性,
发生歧化反应,反应中生成 和 (写化学式)。
② "电解法" 为现代工艺, 即电解 水溶液, 电解槽中阳极发生的电极反应为 , 阴极逸出的气体是_ 。
③ "电解法" 和 歧化法" 中, 的理论利用率之比为 _ 。
(5)高锰酸钾纯度的测定:称取 样品, 溶解后定容于 容量瓶中, 摇匀。取浓度为 的 标准溶液 , 加入稀硫酸酸化,用 溶液平行滴定三次, 平均消耗的体积为 , 该样品的纯度为 。
(列出计算式即可, 已知 ) 。
氨硼烷(NH 3BH 3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题:
(1)H、B、N中,原子半径最大的是 。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素 的相似。
(2)NH 3BH 3分子中,N﹣B化学键称为 键,其电子对由 提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:
3NH 3BH 3+6H 2O═3NH 4 ++B 3O 6 3 ﹣+9H 2
B 3O 6 3 ﹣的结构为 .在该反应中,B原子的杂化轨道类型由 变为 。
(3)NH 3BH 3分子中,与N原子相连的H呈正电性(H δ +),与B原子相连的H呈负电性(H δ﹣),电负性大小顺序是 。与NH 3BH 3原子总数相等的等电子体是 (写分子式),其熔点比NH 3BH 3 (填"高"或"低"),原因是在NH 3BH 3分子之间,存在 作用,也称"双氢键"。
(4)研究发现,氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构,晶胞参数分别为apm、bpm、cpm,α=β=γ=90°.氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。氨硼烷晶体的密度ρ= g•cm ﹣ 3(列出计算式,设N A为阿伏加德罗常数的值)。
CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料,回答下列问题:
(1)Sn为ⅣA族元素,单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4.常温常压下SnCl4为无色液体,SnCl4空间构型为 ,其固体的晶体类型为 。
(2)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为 ( 填化学式,下同),还原性由强到弱的顺序为 ,键角由大到小的顺序为 。
(3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示,1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 mol,该螯合物中N的杂化方式有 种。
(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图所示,晶胞棱边夹角均为90°,晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。
坐标 原子 |
x |
y |
z |
Cd |
0 |
0 |
0 |
Sn |
0 |
0 |
0.5 |
As |
0.25 |
0.25 |
0.125 |
一个晶胞中有 个Sn,找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn ( 用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有 个。
[化学一一选修3: 物质结构与性质]
锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题:
(1) 基态 Ge 原子的核外电子排布式为[Ar] ,有 个末成对电子。
(2) Ge 与 C 是同族元素, 原子之间可以形成双键、叁键, 但 原子之间难以形成双键或 叁键。从原子结构角度分析,原因是 。
(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点, 分析其变化规律及原因 。
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熔点/ |
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26 |
146 |
沸点/ |
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186 |
约 400 |
(4) 光催化还原 制备 反应中,带状纳米 是该反应的良好催化剂。 、Ge、O 电负性由大至小的顺序是 。
(5) Ge 单晶具有金刚石型结构, 其中 原子的杂化方式为_ , 微粒之间存在的作用力是_ 。
(6)晶胞有两个基本要素:
①原子坐标参数, 表示晶胞内部各原子的相对位置, 下图为 Ge 单晶的晶胞, 其中原子坐标参数 为 为 为 。则 原子的坐标参数为 。
②晶胞参数, 描述晶胞的大小和形状,已知 Ge 单晶的晶胞参数 , 其密度为 (列出计算式即可)。
钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO 2、Fe 3O 4。采用如图工艺流程可由黏土钒矿制备NH 4VO 3。
该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。
金属离子 |
Fe 3+ |
Fe 2+ |
Al 3+ |
Mn 2+ |
开始沉淀pH |
1.9 |
7.0 |
3.0 |
8.1 |
完全沉淀pH |
3.2 |
9.0 |
4.7 |
10.1 |
回答下列问题:
(1)"酸浸氧化"需要加热,其原因是 。
(2)"酸浸氧化"中,VO +和VO 2+被氧化成VO 2 +,同时还有 离子被氧化。写出VO +转化为VO 2 +反应的离子方程式 。
(3)"中和沉淀"中,钒水解并沉淀为V 2O 5•xH 2O,随滤液②可除去金属离子K +、Mg 2+、Na +、 ,以及部分的 。
(4)"沉淀转溶"中,V 2O 5•xH 2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是 。
(5)"调pH"中有沉淀生产,生成沉淀反应的化学方程式是 。
二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO 2的热点研究领域。回答下列问题:
(1)CO 2催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比n(C 2H 4):n(H 2O)= 。当反应达到平衡时,若增大压强,则n(C 2H 4) (填"变大""变小"或"不变")。
(2)理论计算表明。原料初始组成n(CO 2):n(H 2)=1:3,在体系压强为0.1MPa,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中,表示C 2H 4、CO 2变化的曲线分别是 、 。 CO 2催化加氢合成C 2H 4反应的△H 0 (填"大于"或"小于")。
(3)根据图中点A(440K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数K p= (MPa) ﹣ 3(列出计算式。以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应,生成C 3H 6、C 3H 8、C 4H 8等低碳烃。一定温度和压强条件下,为了提高反应速率和乙烯选择性,应当 。
是一种重要的杀菌消毒剂, 也常用来漂白织物等, 其一种生产工艺如下:
回答下列问题:
(1) 中 的化合价为_ 。
(2) 写出 "反应"步骤中生成 的化学方程式 。
(3) "电解"所用食盐水由粗盐水精制而成, 精制时,为除去 和 , 要加入的试剂分别为 、 。"电解" 中阴极反应的主要产物是_ 。
(4) "尾气吸收"是吸收 "电解"过程排出的少量 。此吸收反应中, 氧化剂与还原剂的
物质的量之比为 ,该反应中氧化产物 。
(5)"有效氯含量"可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力, 其定义是:每克含氯消毒剂的氧化
能力相当于多少克 的氧化能力。 的有效氯含量为 。(计算结果保留两位小数)
室温下可见光催化合成技术,对于人工模仿自然界、发展有机合成新方法意义重大。一种基于 、碘代烃类等,合成化合物ⅶ的路线如下(加料顺序、反应条件略):
(1)化合物i的分子式为___________。化合物x为i的同分异构体,且在核磁共振氢谱上只有2组峰。x的结构简式为___________(写一种),其名称为___________。
(2)反应②中,化合物ⅲ与无色无味气体y反应,生成化合物ⅳ,原子利用率为 。y为___________。
(3)根据化合物V的结构特征,分析预测其可能的化学性质,完成下表。
序号 |
反应试剂、条件 |
反应形成的新结构 |
反应类型 |
a |
___________ |
___________ |
消去反应 |
b |
___________ |
___________ |
氧化反应(生成有机产物) |
(4)关于反应⑤的说法中,不正确的有___________。
A. 反应过程中,有 键和 键断裂
B. 反应过程中,有 双键和 单键形成
C. 反应物i中,氧原子采取 杂化,并且存在手性碳原子
D. 属于极性分子,分子中存在由p轨道“头碰头”形成的 键
(5)以苯、乙烯和 为含碳原料,利用反应③和⑤的原理,合成化合物ⅷ。
基于你设计的合成路线,回答下列问题:
(a)最后一步反应中,有机反应物为___________(写结构简式)。
(b)相关步骤涉及到烯烃制醇反应,其化学方程式为___________。
(c)从苯出发,第一步的化学方程式为___________(注明反应条件)。
均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含 )中,利用氨浸工艺可提取 ,并获得高附加值化工产品。工艺流程如下:
已知:氨性溶液由 、 和 配制。常温下, 与 形成可溶于水的配离子: ; 易被空气氧化为 ;部分氢氧化物的 如下表。
氢氧化物 |
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回答下列问题:
(1)活性 可与水反应,化学方程式为___________。
(2)常温下, 的氨性溶液中, ___________ (填“>”“<”或“=”)。
(3)“氨浸”时,由 转化为 的离子方程式为___________。
(4) 会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中,出现了 的明锐衍射峰。
① 属于___________(填“晶体”或“非晶体”)。
② 提高了 的浸取速率,其原因是___________。
(5)①“析晶”过程中通入的酸性气体A为___________。
②由 可制备 晶体,其立方晶胞如图。 与O最小间距大于 与O最小间距,x、y为整数,则 在晶胞中的位置为___________;晶体中一个 周围与其最近的O的个数为___________。
(6)①“结晶纯化”过程中,没有引入新物质。晶体A含6个结晶水,则所得 溶液中 与 的比值,理论上最高为___________。
②“热解”对于从矿石提取 工艺的意义,在于可重复利用 和___________(填化学式)。
丙烯腈(CH 2=CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用"丙烯氨氧化法"生产.主要副产物有丙烯醛(CH 2=CHCHO)和乙腈(CH 3CN)等。回答下列问题:
(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C 3H 3N)和副产物丙烯醛(C 3H 4O)。热化学方程式如下:①C 3H 6(g)+NH 3(g)+ O 2(g)═C 3H 3N(g)+3H 2O(g)△H=﹣515kJ•mol ﹣ 1
②C 3H 6(g)+O 2(g)═C 3H 4O(g)+H 2O(g)△H=﹣353kJ•mol ﹣ 1
两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是________;有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________.
(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460℃.低于460℃时,丙烯腈的产率________(填"是"或"不是")对应温度下的平衡转化率,判断理由是________;高于460℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选,填标号).
A. |
催化剂活性降低 |
B. |
平衡常数变大 |
C. |
副反应增多 |
D. |
反应活化能增大 |
(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示.由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约为________,理由是________.进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________.
磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分有 、 、 、 、 以及少量的 。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表
金属离子 |
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开始沉淀的pH |
2.2 |
3.5 |
9.5 |
12.4 |
沉淀完全 的pH |
3.2 |
4.7 |
11.1 |
13.8 |
回答下列问题:
(1)"焙烧"中, 、 几乎不发生反应, 、 、 、 转化为相应的硫酸盐。写出 转化为 的化学方程式 。
(2)"水浸"后"滤液"的 约为2.0,在"分步沉淀"时用氨水逐步调节 至11.6,依次析出的金属离子是 。
(3)"母液①"中 浓度为 。
(4)"水浸渣"在 "酸溶",最适合的酸是 。"酸溶渣"的成分是 、 。
(5)"酸溶"后,将溶液适当稀释并加热, 水解析出 沉淀,该反应的离子方程式是 。
(6)将"母液①"和"母液②"混合,吸收尾气,经处理得 ,循环利用。
次氯酸钠溶液和二氯异氰尿酸钠(C3N3O3Cl2Na)都是常用的杀菌消毒剂。NaClO可用于制备二氯异氰尿酸钠。
(1)NaClO溶液可由低温下将Cl2缓慢通入NaOH溶液中而制得。制备NaClO的离子方程式为 ;用于环境杀菌消毒的NaClO溶液须稀释并及时使用,若在空气中暴露时间过长且见光,将会导致消毒作用减弱,其原因是 。
(2)二氯异氰尿酸钠优质品要求有效氯大于60%.通过下列实验检测二氯异氰尿酸钠样品是否达到优质品标准。实验检测原理为
C3N3O3Cl2﹣+H++2H2O═C3H3N3O3+2HClO
HClO+2I﹣+H+═I2+Cl﹣+H2O I2+2S2O32﹣═S4O62﹣+2I﹣
准确称取1.1200g样品,用容量瓶配成250.0mL溶液:取25.00mL上述溶液于碘量瓶中,加入适量稀硫酸和过量KI溶液,密封在暗处静置5min;用0.1000mol•L﹣1Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈微黄色,加入淀粉指示剂,继续滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液20.00mL。
①通过计算判断该样品是否为优质品。
(写出计算过程,该样品的有效氯 100% )
②若在检测中加入稀硫酸的量过少,将导致样品的有效氯测定值 ( 填“偏高”或“偏低”)。
试题篮
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