尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。工业上合成尿素的反应如下:
2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(l) + H2O (l) ΔH < 0 。回答下列问题:
已知工业上合成尿素分两步进行,相关反应如下:
反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s) ΔH1< 0
反应Ⅱ:NH2COONH4(s) CO(NH2)2(l)+ H2O (l) ΔH 2> 0
(1)下列示意图中[a表示2NH3(g)+CO2(g),b表示NH3COONH4(s),c表示CO(NH2)2(l)+H2O(l)],能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线是(填序号) 。
(2)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在恒定温度下,将氨气和二氧化碳按2:1的物质的量之比充入一体积为10L的密闭容器中(假设容器体积不变,生成物的体积忽略不计),经20min达到平衡,各物质浓度的变化曲线如下图所示。
(2)①从图中得知?c(CO2)=0.2mol/L,则v(CO2)= ?c(CO2)/t= 0.01mol·L-1·min-1。
①在上述条件下,从反应开始至20min时,二氧化碳的平均反应速率为 。
②为提高尿素的产率,下列可以采取的措施有 。
A.缩小反应容器的容积
B.升高温度
C.平衡体系中及时分离出CO(NH2)2
D.使用合适的催化剂
③该反应的平衡常数表达式K= ;若升高体系的温度,容器中NH3的体积分数将
(填“增加”、“减小”或“不变”)。
④若保持平衡的温度和体积不变,25min时再向容器中充入2mol氨气和1mol二氧化碳,在40min时重新达到平衡,请在上图中画出25~50min内氨气的浓度变化曲线。
(4分)一般较强酸可制取较弱酸, 这是复分解反应的规律之一。已知在常温下测得浓度均为0.1mol/L的下列6种溶液的pH:
(1) 请根据上述信息判断下列反应不能发生的是________(填编号)。
A.CH3COOH+NaCN===CH3COONa+HCN
B.CO2+H2O+2NaClO===Na2CO3+2HClO
C.2HCN+Na2CO3―→2NaCN+CO2+H2O
D.Na2CO3+C6H5OH―→NaHCO3+C6H5ONa
E.CO2+H2O+C6H5ONa―→NaHCO3+C6H5OH
(2)己知常温时Ksp(AgCl)=1.8×10-10 mol2.L-2,向50 mL 0.018 mo1.L-l的AgNO3溶液中加入相同体积0.020 mol.L-1的盐酸,则c(Ag+)= 。
(8分)物质(t-BuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应:(t-BuNO)2 2(t-BuNO) 。
(1)当(t-BuNO)2的起始浓度(c0)为0.50 mol·L-1时,实验测得20℃时的平衡转化率(α)是65 %。列式计算20℃时上述反应的平衡常数K = 。
(2)一定温度下,随着(t-BuNO)2的起始浓度增大,其平衡转化率 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)实验测得该反应的ΔH =" +" 50.5 kJ·mol-1,活化能Ea = 90.4 kJ·mol-1。下列能量关系图合理的是 。
(4)结合ΔS推测该反应的在 (填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(共12分)随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍重视。
Ⅰ.目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理,进行如下实验,在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3.25 mol H2,在一定条件下发生反应,测定CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度随时间变化如下图所示:
(1)从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率= mol/(L·min)
(2)该条件下CO2的转化率为 。
(3)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是 。
A.升高温度 B.恒容时充入氮气
C.将水蒸气从体系中分离 D.用更有效的催化剂
Ⅱ.下图是一个乙醇燃料电池工作时的示意图,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时M、N两个电极的质量都不减少,请回答下列问题:
(1)M极的电极材料为 。
(2)加入乙醇的铂电极的电极反应式为 。
(3)在此过程中乙池中某一电极析出金属银4.32g时,此时乙池溶液的体积为400mL,则乙池中溶液的pH为 。
(4)若在常温常压下,1g C2H5OH燃烧生成CO2和液态H2O时放出29.71kJ热量,表示该反应的热化学方程式为 。
(共16分)
Ⅰ实验室制备1,2-二溴乙烷的反应原理如下:
可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在l40℃脱水生成乙醚。
用少量的溴和足量的乙醇制备1,2—二溴乙烷的装置如下图所示:
有关数据列表如下:
回答下列问题:
(1)在此制各实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是 ;(填正确选项前的字母)
a.引发反应 b.加快反应速度 c.防止乙醇挥发 d.减少副产物乙醚生成
(2)在装置C中应加入 ,其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体:(填正确选项前的字母)
a.水 b.浓硫酸 c.氢氧化钠溶液 d.饱和碳酸氢钠溶液
(3)若产物中有少量副产物乙醚.可用 的方法除去;
(4)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是避免溴大量挥发,但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是 。
Ⅱ.已知烯烃与苯在一定条件下反应生成芳香烃。如:
丙烯是三大合成材料的基本原料,可用于合成应用广泛的DAP树脂单体和双酚等有机物,具有重要的工业用途。
(1)写出丙烯在一定条件下发生聚合反应的化学方程式 。
(2)丙烯在乙酸作用下与O2反应生成有机物A,其蒸气密度是相同状况下甲烷密度的6.25倍,元素的质量分数为:碳60%、氧32%。A的分子式为 。
(3)丙烯与苯在一定条件下反应可生成D、E、F等多种芳香烃。红外光谱、核磁共振是研究有机物结构的重要方法,根据下列数据,画出D、E的结构。
D:元素组成:C89.94%、H10.06%;1H核磁共振有5个信号。
E:元素组成:C88.82%、H11.18%;1H核磁共振有3个信号。
F:元素组成:C88.82%、H11.18%;1H核磁共振有4个信号。
D: 。 E: 。
(10分)有机物分子组成和结构的表示方法具有多样性。
(1)某有机物X的结构简式可以用键线式简单表示为。则下列与X互为同分异构体的是 ;
A. B. C. D.
(2)下式是一种形状酷似一条小狗的有机物,化学家Tim Rickard将其取名为“doggycene”。则 doggycene的分子式为________;该分子中所有碳原子________(填“可能”或“不可能”)处于同一平面。
(3)2-甲基-1-丁烯的键线式为 。
(按系统命名法)名称为 。