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工业上可由天然气为原料制备甲醇,也可由水煤气合成甲醇。 (1)已知:2CH4(g...

工业上可由天然气为原料制备甲醇也可由水煤气合成甲醇。

(1)已知:2CH4(g)O2(g)===2CO(g)4H2(g) ΔHa kJ/mol

CH3OH(g)CO(g)2H2(g) ΔHb kJ/mol

试写出由CH4O2制取甲醇的热化学方程式:_____________

(2)通过下列反应制备甲醇:CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。甲图是反应时CO(g)CH3OH(g)的浓度随时间t的变化情况。从反应开始到平衡H2表示平均反应速率v(H2)_____________

(3)在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO20 mol H2CO的平衡转化率随温度(T)、压强(p)的变化如乙图所示。

①下列说法能判断该反应达到化学平衡状态的是_____________(填字母)

AH2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2

BH2的体积分数不再改变

C体系中H2的转化率和CO的转化率相等

D体系中气体的平均摩尔质量不再改变

②若达到化学平衡状态A容器的体积为2 L。如果反应开始时仍充入10 mol CO20 mol H2该温度下的平衡常数为_____________则在平衡状态B容器的体积V(B)_____________ L

(4)用甲醇、二甲醚混合液与CO在催化剂条件下还可合成醋酸。常温下醋酸的Ka1.8×105 0.1 mol/L 醋酸溶液中滴加NaOH溶液至c(CH3COOH)/c(CH3COO)混合溶液中c(CH3COO)c(Na)_____________(mol/L填数值)醋酸钠水解反应的平衡常数值为_____________(保留一位小数)

 

2CH4(g)+O2(g)===2CH3OH(g)ΔH=(a-2b)kJ/mol 0.15mol·L-1·min-1 BD 0.04(mol/L)-2 0.4 10-5-10-9 5.6×10-10 【解析】(1)已知:①2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) ΔH=a kJ/mol ②CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) ΔH=b kJ/mol 根据盖斯定律,①-②×2可得由CH4和O2制取甲醇的热化学方程式为2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)ΔH=(a-2b)kJ/mol; (2)随反应进行,CO浓度减小、甲醇浓度增大,由图可知,10min到达平衡,CO浓度变化为(0.9-0.15)mol/L=0.75mol/L,则v(CO)=0.75mol/L÷10min=0.075mol•L-1•min-1,反应速率之比等于化学方程式计量数之比v(H2)=2v(CO)=0.15 mol•L-1•min-1;(3)①A.H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍,均表示正反应速率,反应始终按该比例关系进行,不能说明到达平衡,当H2的消耗速率等于CH3OH的消耗速率的2倍时,反应到达平衡,故A错误;B.H2的体积分数不再改变是化学平衡的特征,达到了平衡,故B正确;C.氢气、CO的转化率与它们起始物质的量有关,平衡时不一定相等,若起始物质的量之比等于化学计算量之比,转化率始终相等,故C错误;D.混合气体总质量不变,随反应进行,混合气体总物质的量减小,平均摩尔质量增大,混合气体气体的平均摩尔质量不再改变,说明达到了平衡,故D正确;答案选BD;②若达到化学平衡状态A时,容器的体积为2L,CO转化率为50%,则转化的CO为10mol×50%=5mol,则: CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) 起始量(mol):10 20 0 变化量(mol):5 10 5 平衡量(mol):5 10 5 平衡常数K=5=0.04(mol/L)-2; 如果反应开始时仍充入10molCO和20molH2,在平衡状态B时CO转化率为80%,则转化的CO为10mol×80%=8mol,则: CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) 起始量(mol):10 20 0 变化量(mol):8 16 8 平衡量(mol):2 4 8 设体积为VL,则=0.04,解得V=0.4;(4)c(CH3COOH)/c(CH3COO-)=5/9,则根据醋酸的电离平衡常数可知氢离子浓度为1×10-5mol/L,所以混合溶液中c(CH3COO-)-c(Na+)=c(H+)-c(OH-)=(10-5-10-)mol/L。醋酸钠水解反应的平衡常数值=Kw/Ka=5.6×10-10。  
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考点分析:
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高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途高铁酸钾在异丙醇中溶解度非常小。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。

湿法

强碱性介质中Fe(NO3)3NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液

干法

Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物

 

(1)工业上用湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的流程如图所示:

洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是:_____________

反应Ⅱ的离子方程式为__________________________

③已知25 ℃时Fe(OH)3Ksp=4.0×1038反应Ⅱ后的溶液中c(Fe3)=4.0×105 mol/L则需要调整pH=_____________开始生成Fe(OH)3(不考虑溶液体积的变化)。

(2)由流程图可见湿法制备高铁酸钾时需先制得高铁酸钠然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液即可析出高铁酸钾析出后溶液中c(K)<c(Na)。由以上信息可知_____________(填字母)。

A高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠大  B.Ksp(K2FeO4)<Ksp(Na2FeO4)

(3)干法制备K2FeO4的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_____________

(4)MnO2Zn电池类似K2FeO4Zn也可以组成碱性电池K2FeO4在电池中作正极材料其电极反应式为_____________该电池总反应的离子方程式为_____________

 

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某学习小组通过下列装置探究MnO2与FeCl3·6H2O能否反应产生Cl2

实验操作和现象:

 

    

点燃酒精灯,加热

.A中部分固体溶解,上方出现白雾

.稍后,产生黄色气体,管壁附着黄色液滴

.B中溶液变蓝

(1)现象中的白雾是           ,形成白雾的原因是                 

(2)分析现象,该小组探究黄色气体的成分,实验如下:

a加热FeCl3·6H2O,产生白雾和黄色气体。

b用KSCN溶液检验现象和a中的黄色气体,溶液均变红。

通过该实验说明现象黄色气体含有               

(3)除了氯气可使B中溶液变蓝外,推测还可能的原因

实验b检出的气体使之变蓝,反应的离子方程式是________________。实验证实推测成立。

溶液变蓝的另外一种原因是在酸性条件下,装置中的空气使之变蓝。通过进一步实验确认了这种可能性,其实验方案是                

(4)为进一步确认黄色气体是否含有Cl2,小组提出两种方案,均证实了Cl2的存在。

方案1:在A、B间增加盛有某种试剂的洗气瓶C

方案2:将B中KI-淀粉溶液替换为NaBr溶液;检验Fe2+

现象如下:

方案1

B中溶液变为蓝色

方案2

B中溶液呈浅橙红色;未检出Fe2+

方案1的C中盛放的试剂是              

方案2中检验Fe2+ 的原因是               

综合方案1、2的现象,说明选择NaBr溶液的依据是               

(5)将A中产物分离得到Fe2O3和MnCl2,A中产生Cl2的化学方程式是                  

 

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25℃时,Ag2CO3在水中的沉淀溶解平衡曲线如右图所示(已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10),下列说法正确的是

A. 根据图示可计算出Ksp(Ag2CO3)=9×10-9

B. 向Ag2CO3饱和溶液中加入K2CO3饱和溶液,可以使Y点移到X点

C. 反应Ag2CO3(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+CO32-(aq)化学平衡常数K=2.5×108

D. 在0.001mol/LAgNO3溶液中滴入同浓度的KCl和K2CO3的混合溶液,CO32-先沉淀

 

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如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素(H2NCONH2,氮元素显-3价)的化学能直接转化为电能,并生成对环境无害物质的装置,同时利用此装置的电能在铁上镀铜,下列说法中不正确的是(     )

A.H+透过质子交换膜由左向右移动

B.铜电极应与Y相连接

C.M电极反应式:H2NCONH2+H2O-6e-═CO2↑+N2↑+6H+

D.当N电极消耗0.25mol气体时,则铁电极增重16g

 

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短周期元素WXYZ的原子序数依次增大WZ同主族。X2Y的电子层结构相同Z的单质可用作太阳能电池的光电转换材料。下列说法错误的是(    )

A. 离子半径:X2>Y

B. 简单氢化物的沸点:H2X>ZH4

C. XY形成的两种二元化合物中阴、阳离子数之比均为12

D. 氢元素与WX形成的相对分子质量最小的酸分子式为H2WX3

 

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