CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题,可利用CH4与CO2制备“合成气”(CO、H2),还可制备甲醇、二甲醚、低碳烯烃等燃料产品。
I.制合成气
科学家提出制备“合成气”反应历程分两步:
反应①:CH4(g)C(ads)+2H2 (g) (慢反应)
反应②:C(ads)+ CO2(g)2CO(g) (快反应)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图:
(1)CH4与CO2制备“合成气”的热化学方程式为_________。能量变化图中:E5+E1_________E4+E2(填“>”、“<”或“=”)。
II.脱水制醚
利用“合成气”合成甲醇后,甲醇脱水制得二甲醚的反应为:
2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g) ΔH,其速率方程式为:v正= k正·c2(CH3OH),v逆=k逆·c(CH3OCH3)·c(H2O),k正、k逆为速率常数且只与温度有关。经查阅资料,上述反应平衡状态下存在计算式:lnKc = −2.205+(Kc为化学平衡常数;T 为热力学温度,单位为K)。
(2)反应达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数_________ k逆增大的倍数(填“>”、“<”或“=”)。
(3)某温度下(该反应平衡常数Kc为200),在密闭容器中加入一定量 CH3OH,反应到某时刻测得各组分的物质的量如下:
物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
物质的量/mol | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
此时正、逆反应速率的大小:v正 ____v逆 (填“>”、 “<”或“=”)。
(4)500K下,在密闭容器中加入一定量甲醇 CH3OH,反应到达平衡状态时,体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数为_________(填标号)。
A < B C > D 无法确定
氧化铬绿(Cr2O3)的性质独特,在冶金、颜料等领域有着不可替代的地位。一种利用淀粉水热还原铬酸钠制备氧化铬绿的工艺流程如下:
已知:①向含少量Na2CO3的铬酸钠碱性溶液中通入CO2可制得不同碳化率的铬酸钠碳化母液;
②“还原”反应剧烈放热,可制得Cr(OH)3浆料。
(1)该工艺中“还原”反应最初使用的是蔗糖或甲醛,后来改用价格低廉的淀粉。请写出甲醛(HCHO)与铬酸钠(Na2CrO4)溶液反应的离子方程式_________。
(2)将混合均匀的料液加入反应釜,密闭搅拌,恒温发生“还原”反应,下列有关说法错误的是_____(填标号)。
A 该反应一定无需加热即可进行 B 必要时可使用冷却水进行温度控制
C 铬酸钠可适当过量,使淀粉充分反应 D 应建造废水回收池,回收含铬废水
(3)测得反应完成后在不同恒温温度、不同碳化率下Cr(Ⅵ)还原率如下图。实际生产过程中Cr(Ⅵ)还原率可高达99.5%以上,“还原”阶段采用的最佳反应条件为_________。
(4)滤液中所含溶质为_______。该水热法制备氧化铬绿工艺的优点有_________、________(请写出两条)。
(5)由水热法制备的氢氧化铬为无定型氢氧化铬[Cr(OH)3·nH2O]。将洗涤并干燥后的氢氧化铬滤饼充分煅烧,质量损失与固体残留质量比为9:19,经计算得出n=_________。
(6)重铬酸钠(Na2Cr2O7·H2O)与硫酸铵热分解法也是一种生产氧化铬绿的方法,生产过程中产生的气体对环境无害,其化学反应方程式为_________。
苯甲酸乙酯是重要的精细化工试剂,常用于配制水果型食用香精。实验室制备流程如下:
试剂相关性质如下表:
| 苯甲酸 | 乙醇 | 苯甲酸乙酯 |
常温性状 | 白色针状晶体 | 无色液体 | 无色透明液体 |
沸点/℃ | 249.0 | 78.0 | 212.6 |
相对分子量 | 122 | 46 | 150 |
溶解性 | 微溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂 | 与水任意比互溶 | 难溶于冷水,微溶于热水,易溶于乙醇和乙醚 |
回答下列问题:
(1)为提高原料苯甲酸的纯度,可采用的纯化方法为_________。
(2)步骤①的装置如图所示(加热和夹持装置已略去),将一小团棉花放入仪器B中靠近活塞孔处,将吸水剂(无水硫酸铜的乙醇饱和溶液)放入仪器B中,在仪器C中加入 12.2 g纯化后的苯甲酸晶体,30 mL无水乙醇(约0.5 mol)和3 mL浓硫酸,加入沸石,加热至微沸,回流反应1.5~2 h。仪器A的作用是_________;仪器C中反应液应采用_________方式加热。
(3)随着反应进行,反应体系中水分不断被有效分离,仪器B中吸水剂的现象为_________。
(4)反应结束后,对C中混合液进行分离提纯,操作I是_________;操作II所用的玻璃仪器除了烧杯外还有_________。
(5)反应结束后,步骤③中将反应液倒入冷水的目的除了溶解乙醇外,还有_____;加入试剂X为_____(填写化学式)。
(6)最终得到产物纯品12.0 g,实验产率为_________ %(保留三位有效数字)。
常温下,用0.1 mol·L1 KOH溶液滴定10 mL 0.1 mol·L1 HA(Ka=1.0×105)溶液的滴定曲线如图所示。下列说法错误的是
A.a点溶液的pH约为3
B.水的电离程度:d点>c点
C.b点溶液中粒子浓度大小:c(A-)>c(K+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
D.e点溶液中:c(K+)=2c(A-)+2c(HA)
锂-硫电池具有高能量密度、续航能力强等特点。使用新型碳材料复合型硫电极的锂-硫电池工作原理示意图如图,下列说法正确的是
A.电池放电时,X电极发生还原反应
B.电池充电时,Y电极接电源正极
C.电池放电时,电子由锂电极经有机电解液介质流向硫电极
D.向电解液中添加Li2SO4水溶液,可增强导电性,改善性能
下列说法正确的是
A.用苯萃取溴水中的Br2,分液时先从分液漏斗下口放出水层,再从上口倒出有机层
B.欲除去H2S气体中混有的HCl,可将混合气体通入饱和Na2S溶液
C.乙酸乙酯制备实验中,要将导管插入饱和碳酸钠溶液底部以利于充分吸收乙酸和乙醇
D.用pH试纸分别测量等物质的量浓度的NaCN和NaClO溶液的pH,可比较HCN和HClO的酸性强弱