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(12分) 甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。 (1)工业上一般采...

(12分) 甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。

(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:

反应I:  CO(g) + 2H2(g) 6ec8aac122bd4f6e CH3OH(g)  ΔH1

反应II: CO2(g) + 3H2(g) 6ec8aac122bd4f6eCH3OH(g)  +  H2O(g)  ΔH2

①上述反应符合“原子经济”原则的是      (填“I”或“Ⅱ”)。

②已知反应Ⅰ的能量变化如图所示: 由表中数据判断   ΔH1       0 (填“>”、“=”或“<”)。

6ec8aac122bd4f6e

③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)= 0.2 mol/L,     则CO的转化率为          

(2)已知在常温常压下:

① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g)   ΔH = -1275.6 kJ/mol

② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g)   ΔH = -566.0 kJ/mol

③ H2O(g) = H2O(l)   ΔH = -44.0 kJ/mol

请计算1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为________

(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如右图所示的电池装置。

6ec8aac122bd4f6e

①该电池正极的电极反应为____________

②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池总反应的化学方程式为____________.

 

(1)①1     ②<   ③80%   (2)442.8KJ (3)①O2+2H2O+4e-=4OH-         ②2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O 【解析】(1)①根据方程式可知,反应I中反应物全部转化为甲醇,符合“原子经济”原则。 ②根据图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以反应是放热反应,则ΔH1<0。 ③反应前CO的浓度是1mol/L,所以消耗的CO是1mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L,所以其转化率是80%。 (2)考查反应热的有关计算。根据盖斯定律可知,(①-②+③×4)÷2即得到CH3OH(l) + O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l),所以反应热是△H=(-1275.6 kJ/mol+566.0 kJ/mol-44.0 kJ/mol×4)÷2=-442.8kJ/mol,所以1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为442.8kJ。 (3)①原电池中正极得到电子,所以氧气在正极通入。由于电解质是氢氧化钾溶液,所以正极反应式是O2+2H2O+4e-=4OH-。 ②由于负极是甲醇失去电子,生成碳酸钾和水,所以总反应式是2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O。
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(14分)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硫、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450-500°C),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。查阅相关资料获悉: a.四氯化硅遇水极易水解;

b.铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;

c.有关物质的物理常数见下表:

物质

SiCl4

AlCl3

FeCl3

PCl5

沸点/℃

57.7

315

熔点/℃

-70.0

升华温度/℃

180

300

162

6ec8aac122bd4f6e

请回答下列问题:

(1)写出装置A中发生反应的离子方程式                                 

(2)装置A中g管的作用是                   ;装置C中的试剂是              ;装置E中的h瓶需要冷却理由是                 

(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,含有铁、铝等元素的杂质。为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素还原成Fe2+ ,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原反应滴定,锰元素被还原为Mn2+

①写出用KMnO4滴定Fe2+的离子方程式:                                     

②滴定前是否要滴加指示剂?         (填“是”或“否”),判断滴定终点的方法是                                                          

③某同学称取5.000g残留物,预处理后在容量瓶中配制成100ml溶液,移取25.00ml试样溶液,用1.000×10-2mol· L-1KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00ml,则残留物中铁元素的质量分数是               。若滴定前平视,滴定后俯视KMnO4液面,对测定结果有何影响           (填“偏高”、“偏低”、或“无影响”)

 

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(共13分)下表是元素周期表的一部分, 针对表中的①~⑨种元素,填写下列空白:

   主族

周期

ⅠA

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

0族

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

(1) 在这些元素中,化学性质最不活泼的是:         (填具体元素符号,下同)

(2) 在最高价氧化物的水化物中,酸性最强的化合物的分子式是_______,碱性最强的化合物的电子式是:_____________。

(3) 最高价氧化物是两性氧化物的元素是_____ ____;写出它的氧化物与氢氧化钠反应的离子方程式_____ _________ _________ _________ _________ ____。

(4) 用电子式表示元素④与⑥的化合物的形成过程:                              ,该化合物属于          (填 “共价”或“离子”)化合物。

(5)表示①与⑦的化合物的电子式                        ,该化合物是由       

(填“极性”“非极性”)键形成的。

(6)写出元素⑦的单质与水反应的离子方程式                                    

 

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等物质的量的N2、O2、CO2混合气体通过Na2O2后,体积变成原体积的8/9(同温同压),这时混合气体中N2、O2、CO2物质的量之比为(   )

A.3∶4∶1            B.3∶3∶2             C.6∶7∶3             D.6∶9∶0

 

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下列液体均处于25℃,有关叙述正确的是(  )

A.某物质的溶液pH < 7,则该物质一定是酸或强酸弱碱盐

B.pH = 4.5的番茄汁中c(H+)是pH = 6.5的牛奶中c(H+)的100倍

C.AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同

D.pH = 5.6的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中,c(Na+) > c(CH3COO)

 

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某金属的硝酸盐受热分解时,生成NO2和O2的物质的量之比是2∶1,则在分解过程中金属元素的化合价是(   )

A.升高        B.降低                C.不变                D.无法确定

 

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