(14分)甲醇(CH3OH)和二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下
(1)写出催化反应室1中在一定条件下进行的化学方程式: 。
(2)在压强为0.1MPa条件下,反应室3(容积为VL)中amolCO与2amolH2在催化剂作用下反应生成甲醇:CO(g) +2H2(g)CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,
则:①P1 P2。(填“<”、“>”或“=”)
②在其它条件不变的情况下,反应室3再增加a mol CO与2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率 。(填“增大”、“减小”或“不变”)
③在P1压强下,100℃时,反应:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的平衡常数为 。(用含a、V的代数式表示)。
(3)下图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为 。
(4)水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
① 2H2(g)+CO(g) CH3OH(g);ΔH=-90.8 kJ·mol1
② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-23.5kJ·mol1
③ CO(g)+H2O(g) CO2(g) + H2(g);ΔH=-41.3 kJ·mol1
则反应:3H2(g) +3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH= 。
(16分)某芳香烃X(相对分子质量为92)是一种重要的有机化工原料,研究部门以它为初始原料设计出如下转化关系图(部分产物、合成路线、反应条件略去)。其中A是一氯代物,H是一种功能高分子,链节组成为(C7H5NO)。
已知:(苯胺,易被氧化)
(1)X的结构简式是 ,反应⑤的类型是 。
(2)反应②③两步能否互换 ,(填“能”或“不能”)
理由是 。
(3)反应④的化学方程式是 。
(4)有多种同分异构体,其中含有1个醛基和2个羟基的芳香族化合物有 种。
(5)请用合成反应流程图表示出由和其他无机物合成最合理的方案。
例: 。
(11分)有机合成中常用的钯/活性炭催化剂若长期使用,会被铁、有机化合物等杂质污染而失去活性,成为废催化剂。一种由废催化剂制取PdCl2的工艺流程如下:
(1)“焙烧1”通入空气的目的是 。
(2)甲酸在反应中被氧化为二氧化碳,写出甲酸与PdO反应的化学方程式 。
(3)加入浓氨水的过程中,需要控制溶液的pH为8~9,实验室中检测溶液pH的简单方法是 。
(4)写出“焙烧2”发生反应的化学方程式: 。
(5)Pd中加入王水的反应可以表示为:Pd+HCl+HNO3 → A+B↑+H2O(未配平)。其中B为无色有毒气体,该气体在空气中不能稳定存在;A中含有三种元素,其中Pd元素的质量分数为42.4%,H元素的质量分数为0.8%。则A的化学式为: 。
(15分)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了威胁。某研究性学习小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:
(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为 。
(2)第②步加H2O2的作用是 。
(3)该探究小组提出两种方案测定CuSO4·5H2O晶体的纯度。
方案一:取ag试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,生成白色沉淀。用0.1000 mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定(原理为:I2+2S2O32-===2I-+S4O),到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL。
①滴定过程中可选用 作指示剂,滴定终点的现象是 。
②CuSO4溶液与KI反应的离子方程式为 。
方案二:取a g试样配成100 mL溶液,每次取20.00 mL,消除干扰离子后,用c mol·L-1 EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液6 mL。滴定反应如:Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+。
③写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω= 。
④下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是 。(填序号)
a.未干燥锥形瓶
b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
c.未除净可与EDTA反应的干扰离子
向甲、乙两个容积均为1L的恒容容器中,分别充入2molA、2molB和1molA、1molB。相同温度下,发生反应:A(g)+B(g)xC(g) △H<0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示
下列说法正确的是
A.x不可能等于2
B.甲、乙两容器中反应达平衡时,平衡常数K(甲) <K(乙)
C.将乙容器升温可使甲、乙容器内各物质的体积分数相同
D.若向甲容器中再充入2molA、2molB,则平衡时甲容器中0.78 mol/L<c(A)<1.56 mol/L
全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池,工作原理如图所示,a、b均为惰性电极,放电时左槽溶液颜色由黄色变为蓝色。下列叙述正确的是
A.充电时右槽溶液颜色由紫色变为绿色
B.放电时,b极发生还原反应
C.充电过程中,a极的反应式为:VO2++2H++e—= VO2+ +H2O
D.电池的总反应可表示为:VO2++V2++2H+ VO2++V3++H2O