甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)己知在常温常压下反应的热化学方程式:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-90 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)== CO2(g) +H2(g) ΔH2=-41 kJ·mol-1
写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式______________;
(2)在一定条件下,某密闭容器中进行上述二氧化碳与氢气制备甲醇的反应,反应过程中部分数据如下表:
反应条件 | 反应时间 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) |
恒温恒容 (T1℃、2L) | Omin | 2 | 6 | 0 | 0 |
10min |
| 4.5 |
|
| |
20min | 1 |
|
|
| |
30min |
|
| 1 |
|
①0〜l0min内,用H2O(g)表示的化学反应速率v(H2O)=__mol/(L·s)
②达到平衡时,该反应的平衡常数K=____(用分数表示),平衡时H2的转化率是____。
③在其它条件不变的情况下,若30min时改变温度为T2℃,此时H2的物质的量为3.2mol,则T1___T2(填“>”、“<”或“=”),理由是_____。在其他条件不变的情况下,若30min时向容器中再充入lmolCO2 (g)和lmolH2O (g),则平衡____移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(3)以甲醇为燃料的新型燃料电池,正极通入O2,负极通入甲醇,在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。
①负极的电极反应式是________________;
②若以该燃料电池作为电源,用石墨作电极电解500mL饱和食盐水,当两极共收集到标准状况下的气体1.12L (不考虑气体的溶解)时,所得溶液的pH=____ (假设反应前后溶液体积不变)。
硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌,菱锌矿的主要成分是ZnCO3,并含少量Fe2O3 、FeCO3 、 MgO、CaO等,生产工艺流程图如下:
(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是___________________。
(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式:
□Fe(OH)2+ □____+ □_____== □Fe(OH)3 + □Cl_
(3)针铁矿(Goethite)是以德国诗人歌德(Goethe)名字命名的,组成元素是Fe、O和H ,化学式式量为89,化学式是_______ 。
(4)根据下表数据,调节“滤液2”的pH时,理论上可选用的最大区间为______ 。
| Mg(OH)2 | Zn(OH)2 | MgCO3 | CaCO3 |
开始沉淀的pH | 10.4 | 6.4 | — | — |
沉淀完全的pH | 12.4 | 8.0 | — | — |
开始溶解的pH | — | 10.5 | — | — |
Ksp | 5.6×10-12 | — | 6.8×10-6 | 2.8×10-9 |
(5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中,合适的反应物是_________(选填序号)。
a.大理石粉 b.石灰乳 c.纯碱溶液 d.烧碱溶液
(6)“滤液4”之后的操作依次为 ______ 、_______ 、过滤,洗涤,干燥。
(7)分析图中数据,菱锌矿粉中ZnCO3 的质量分数不低于 。
乙酸正丁酯常用作织物、人造革和塑料生产过程中的溶剂,石油和医药工业中的萃取剂,也用子香料复配以及香蕉、菠萝、杏、梨等多种香味剂的成分。实验室制备乙酸正丁酯的化学方程式为:
CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O
制备过程中还可能有的副反应有:
2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O
主要实验步骤如下:
I合成:在干燥的圆底烧瓶中加11.5mL(9.3g,0.125mol)正丁醇、7.2mL(7.5g,0.125mol)冰醋酸和3~4滴浓H2SO4,摇匀后,加几粒沸石,再按如图示装置安装好。在分水器中预先加入5.00 ml水,其水面低于分水器回流支管下沿3~5 mm,然后用小火加热,反应大约40 min。
II分离与提纯:
①将烧瓶中反应后的混后物冷却后与分水器中的酯层合并,转入分液漏斗,依次用10mL水,10mL 10%碳酸钠溶液洗至无酸性(pH=7),充分振荡后静置,分去水层。
②将酯层倒入小锥形瓶中,加少量无水硫酸镁。
③将乙酸正丁酯粗产品转入50mL蒸馏烧瓶中,加几粒沸石进行常压蒸馏,收集产品,主要试剂及产物的物理常数如下:
化合物 | 正丁醇 | 冰醋酸 | 乙酸正丁酯 | 正丁醚 |
密度/g·mL-1 | 0.810 | 1.049 | 0.882 | 0.7689 |
沸点/°C | 117.8 | 118.1 | 126.1 | 143 |
在水中的溶解性 | 易溶 | 易溶 | 难溶 | 难溶 |
授据以上信息回答下列问题:
(1)如图整个装罝可看作由分水器、圆底烧瓶和____(填仪器名称)组成,其中冷水应从____(填“a”或“b”)管口通入。
(2)如何判断该合成反应达到了终点:______________________。
(3)在操作步骤①时,用右手压住分液漏斗的玻璃塞,左手握住_____将分液漏斗倒转过来,用力振荡,振摇几次后要放气,放气时支管口不能对着人和火。在操作步骤
②中加入无水硫酸镁的目的是__________________。此操作后,应先____(填实验操作名称),然后将乙酸正丁酯粗产品转入蒸馏烧瓶中。
(4)步骤③的常压蒸馏,需控制一定的温度,你认为在_____中加热比较合适(请从下列选项中选择)。
A.水 B.甘油(沸点290℃) C.砂子 D.石蜡油(沸点200〜300°C)
如果蒸馏装罝如图所示,则收集到的产品中可能混有____杂质。
(5)反应结束后,若放出的水为6.98mL (水的密度为1g·mL-1),则正丁醇的转化率约为_______________。
25℃时,在10mL浓度均为0.1mol/L的NaOH和CH3COONa混合溶液中滴加0.1mol/L的盐酸,所得滴定曲线如图所示。下列说法正确的是
A. a点溶液加水稀释,逐渐增大
B. b→c段发生反应的离子方程式是:CH3COO- + H+ = CH3COOH
C. c点时水的电离程度最大
D. d点溶液中c(Na+)=c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)
己知A、B、C、D、E是短周期中原子序数依次增大的五种主族元素,其中A是组成有机物的必要元素,元素B的原子最外层电子数是其电子层数的3倍,元素D与A为同族元素,元素C与E形成的化合物CE是厨房常用调味品。下列说法正确的是
A. 原子半径:C>D>B>A
B. A、D、E的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强
C. C与B形成的两种化合物均属于离子化合物,且化学键类型完全相同
D. B的单质比A的单质更易与氢气化合
磷酸铁锂电池装置如图所示,其中正极材料橄榄石型LiFePO4通过粘合剂附着在铝箔表面,负极石墨材料附着在铜箔表面,电解质为溶解在有机溶剂中的锂盐。电池工作时的总反应为:LiFePO4+6C Li1-xFePO4+LixC6,则下列说法正确的是
A. 图中聚合物隔膜是阴离子交换膜;
B. 充电时,Li+ 迁移方向是“由右向左”
C. 放电时,正极的电极反应式为LiFePO4—xe- = Li1-xFePO4 + xLi+
D. 用该电池电解精炼铜,当转移电子1.25mol时能得到精铜32g,则电子利用率为80%