题目内容
【题目】甲醇可作为燃料电池的原料。工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇。
(1)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=-1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式: 。
(2)甲醇脱氢可制取甲醛CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。回答下列问题:
①600K时,Y点甲醇的υ(逆) (正)(填“>”或“<”)
②从Y点到X点可采取的措施是____________________________。
③有同学计算得到在t1K时,该反应的平衡常数为8.1mol·L-1。你认为正确吗?请说明理由 。
(3)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。在相同的密闭容器中,使用不同方法制得的Cu2O(Ⅰ)和(Ⅱ)分别进行催化CH3OH的脱氢实验:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)
CH3OH的浓度(mol·L-1)随时间t (min)变化如下表:
序号 | 温度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
① | T1 | 0.050 | 0.0492 | 0.0486 | 0.0482 | 0.0480 | 0.0480 |
② | T1 | 0.050 | 0.0488 | 0.0484 | 0.0480 | 0.0480 | 0.0480 |
③ | T2 | 0.10 | 0.094 | 0.090 | 0.090 | 0.090 | 0.090 |
可以判断:实验①的前20 min的平均反应速率 ν(H2)= ;实验温度T1 T2(填“>”、“<”);催化剂的催化效率:实验① 实验②(填“>”、“<”)。
(4)电解法可消除甲醇对水质造成的污染,原理是:通电将Co2+氧化成Co3+,然后Co3+将甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯吸附除去Co2+)。现用如下图所示装置模拟上述过程, 除去甲醇的离子方程式为 。
【答案】(1)CH3OH(l)+ O2(g) = CO(g) + 2H2O(l) ΔH=﹣442.8 kJ∕mol (2分)
(2)① > (2分)
② 降低温度和增大压强(2分)
③ 不正确(1分)。
因为当CH3OH的起始浓度不同时,其转化率就不等于90%。(1分)
(3)7.0×10-5 mol·L-1 min-1(2分) <(1分) <(1分)
(4)6Co3++CH3OH+H2O ==6Co2++CO2↑+6H+(2分)
【解析】
试题分析:(1)① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=-1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
根据盖斯定律,①-②+4×③,得甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH(l)+ O2(g) = CO(g) + 2H2O(l) ΔH=﹣442.8 kJ∕mol;
(2)①由图可知,600K时,Y点甲醇的转化率大于平衡时的转化率,说明反应逆向进行,则甲醇的υ(逆)> (正),②由图可知,升温,甲醇的平衡转化率增大,说明正向是吸热反应,从Y点到X点应该让反应逆向进行,所以可采取降温的措施,又因为正向是体积增大的反应,还可采取增大压强的措施;③当甲醇的起始浓度不一样时,转化率就不一定等于90%,所以在t1K时,该反应的平衡常数为8.1mol·L-1是不正确的;
(3)由表中数据可知,实验①的前20 min CH3OH的浓度变化了0.0014mol/L,则生成氢气浓度是0.0014mol/L, ν(H2)=0.0014/20=7.0×10-5 mol·L-1 min-1;实验②③相比,实验③甲醇的起始浓度是实验②的2倍,而达平衡时的浓度却小于2倍,说明T1到T2平衡向正向移动,而反应为吸热反应,所以T2大于T1;实验①、②值起始浓度相等,但到达平衡的时间实验②小于①,所以催化剂的催化效率:实验①<实验②;
(4)Co3+将甲醇氧化成CO2和H+,自身被还原为Co2+,所以离子方程式为6Co3++CH3OH+H2O ==6Co2++CO2↑+6H+
【题目】现有部分元素的性质与原子(或分子)结构如下表:
元素编号 | 元素性质与原子(或分子)结构 |
T | 最外层电子数是次外层电子数的3倍 |
X | 常温下单质为双原子分子,分子中含有3对共用电子对 |
Y | M层比K层少1个电子 |
Z | 第三周期元素的简单离子中半径最小 |
(1)写出元素T的原子结构示意图 .
(2)元素Y与元素Z相比,金属性较强的是(用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是(填序号).
A.Y单质的熔点比Z单质低B.Y的化合价比Z低C.Y单质与水反应比Z单质剧烈D.Y最高价氧化物的水化物的碱性比Z的强
(3)T、X、Y、Z中有两种元素能形成既有离子键又有共价键的化合物,写出该化合物的化学式 , 该化合物与CO2反应的化学方程式为 .
(4)元素T和氢元素以原子个数比1:1化合形成化合物Q,元素X与氢元素以原子个数比1:2化合形成常用作火箭燃料的化合物W,Q与W发生氧化还原反应,生成X单质和T的另一种氢化物,写出该反应的化学方程式 .