题目内容
【题目】钴是一种中等活泼金属,化合价为+2 价和+3 价,其中 CoCl2易溶于水.某校同学设计实验制取(CH3COO )2Co( 乙酸钴)并验证其分解气体产物.问答下列问题:
(1)甲同学用 Co2O3 与盐酸反应制备CoCl2·4H2O其实验装置如下:
①已知 B 装置中溶液变蓝, 写出烧瓶中发生反应的离子方程式为 _____________。
②由烧瓶中的溶液制取干燥的CoCl2·4H2O,还需经过的操作有蒸发浓缩、__________、洗涤、干燥等。
(2)乙同学利用甲同学制得的CoCl2·4H2O 在醋酸氛围中制得无水(CH3COO)2Co。已知(CH3COO)2Co Co3O4 +CO↑+ CO2↑+ X↑, 该同学称取一 定量的无水(CH3COO )2Co,利用下列装置检验(CH3COO )2Co分解的气体产物(实验过程中同时通入N2),并测定X 的化学式。已知PdCl2溶液可用于检验CO ,它能将CO氧化成 CO2。
①装置D、E 是用于检验CO 和 CO2的 ,其中盛放PdCl2 溶液的是装置_____(填“D”或“E”)。
②装置F 的作用是__________; 装置L 的作用是__________。
③已知 X 为 二元化合物.假设实验中的每一步反应均完全,实验中观察到装置H 中氧化铜变红,装置I中固体变成蓝色且增重5.4g, K 中石灰水变浑浊且增重8.8g,则X的化学式为_______,写出(CH3COO )2Co 热分解的化学反应化学方程式_______。
【答案】Co2O3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+3H2O 冷却结晶、过滤 E 吸收二氧化碳 防止空气中的二氧化碳进入装置K C2H6
【解析】
(1)①B装置中溶液变蓝,说明产生氯气,则烧瓶中发生反应的离子方程式为Co2O3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+3H2O,故答案为:Co2O3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+3H2O。
②制取干燥的CoCl2·4H2O,需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等,故答案为:冷却结晶、过滤;
(2)①由于PdCl2溶液能将CO氧化成 CO2,则应先检验二氧化碳,所以盛放PdCl2 溶液的是装置E,故答案为:E;
②装置F中盛装的是氢氧化钠,能将二氧化碳吸收,防止对后面实验的干扰;装置L中装有碱石灰,可以防止空气中的二氧化碳进入装置K,避免对装置K检验二氧化的干扰,故答案为:吸收二氧化碳;防止空气中的二氧化碳进入装置K;
③装置I中固体变成蓝色且增重5.4g,则n(H2O)=,K中石灰水变浑浊且增重8.8g,则n(CO2)=,,即X的化学式为C2H6,(CH3COO )2Co 热分解的化学反应化学方程式为,故答案为:C2H6;。
【题目】研究煤的合理利用及 CO2的综合应用有着重要的意义。请回答以下问题:
I.煤的气化
已知煤的气化过程涉及的基本化学反应有:
①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H=+131kJ·mol-1
②CO(g)+3H2(g) CH4(g) +H2O(g) △H=akJ·mol-1
查阅资料反应②中相关化学键能数据如下表:
化学键 | C≡O | H—H | H—C | H—O |
E(kJ·mol-1) | 1072 | 436 | 414 | 465 |
(1)则反应②中 a =_____________。
(2)煤直接甲烷化反应 C(s) + 2 H2 (g) CH4(g) 的△H=为 _____kJ mol-1, 该反应在_____________(填“高温”或“低温 ”)下自发进行。
II.合成低碳烯烃
在体积为1 L 的 密闭容器中,充入 1mol CO2和 2 .5 mol H2, 发生 反应: 2CO2 ( g) + 6 H2(g)C2H4(g)+4 H2O(g) △H=-128kJ·mol-1,测得温度对催化剂催化效率和CO2 平衡转化率的影响如右图 所 示 :
(3) 图中低温时, 随着温度升高催化剂的催化效率提高, 但 CO2的平衡转化率却反而降低 ,其原因是_______________.
(4) 250℃时,该反应的平衡常数K 值为____________。
III.合成甲醇
在恒温 2 L 容积不变的密闭容器中,充入 1molCO2 和 3 molH2, 发生反应:. CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g),测得不同时刻反应前后容器内压强变化(p后/p前)如下表:
时间/h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
p后/p前 | 0.90 | 0.85 | 0.82 | 0.81 | 0.80 | 0.80 |
(5) 反应前 1 小时内的平均反应速率 v(H2)为_______molL-1h-1 , 该温度下CO2的平衡转化率为_____________。