一种通过铁基氧载体(Fe3O4/FeO)深度还原和再生来合成二甲醚(CH3OCH3)的原理如下图:
(1)二甲醚的合成反应:3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) ΔH1
①已知CO、H2与CH3OCH的燃烧热(ΔH)分别为a kJ·mol-1、b kJ·mol-1、c kJ·mol-1、(a、b、c均小于0),则ΔH1=________kJ·mol-1。
②该反应选用CuO/ZnO/Al2O3复合催化剂,该催化剂能_______(填标号)。
A.促进平衡正向移动 B.提高反应速率
C.降低反应的活化能 D.改变反应的焓变
(2)CH4氧化器中发生的主反应:
ⅰ. CH4(g)+Fe3O4(s)CO(g)+2H2(g)+3Fe(s)
ⅱ. CH4(g)+4Fe3O4(s)CO2(g)+2H2O(g)+12FeO(s)
850℃时,压强和部分气体体积分数、固相各组分质量分数的关系如右下图。
①随着压强的增大,反应ⅰ的平衡常数K值________(填“增大”、“减小”、 或“不变”)
②结合图像,分析H2O的体积分数变化的原因_________(用化学方程式表示)
(3)将一定量的FeO和CO2置于CO2还原器(体积不变的密闭容器)中,发生的主反应:
CO2(g)+3FeO(s)Fe3O4(s)+ CO (g) ΔH2
保持其他条件不变,测得不同温度下最终反应体系中CO、CO2体积分数如下表:
温度I/℃ | 100 | 170 | 200 | 300 | 400 | 500 |
CO2体积分数 | 0.67 | 0.67 | 0.75 | 0.82 | 0.9 | 0.92 |
CO体积分数 | 0.33 | 0.33 | 0.25 | 0.18 | 0.1 | 0.08 |
①ΔH2_______0(填“>”或“<”)。
②若在150℃时进行上述转化,理论转化率ɑ(FeO)=___________。
③在上述反应体系中,一定可以说明该反应达到平衡状态的是______(填标号)。
A.体系的压强不变 B.CO2的物质的量不变
C.CO的生成速率和消耗速率相等且不等于零 D.气体的平均摩尔质量不变
④根据化学反应原理,分析CO2还原器温度设置在170℃的原因___________。
[化学-选修3:物质结构与性质]
文艺复兴时期,群青颜料曾用在许多著名的油画上,当时群青颜料是由贵重的青金石研磨并制成的。青金石是指碱性铝硅酸盐矿物,其中含钠、铝、硅、硫、氯、氧等元素。
(1)硅元素基态原子的价电子轨道表示式为____________。
(2)第四周期中,与铝未成对电子数相同的金属元素有________种。
(3)Na+和Ne互为等电子体,电离能I2(Na)________I1(Ne)(填“>”或“<”)。
(4)①已知氯有多种含氧酸,其电离平衡常数如下:
化学式 | HClO4 | HClO3 | HClO2 | HClO |
Ka | 1×1010 | 1×101 | 1×10-2 | 4×10-8 |
HClO4的结构简式为_________,HClO3中Cl原子的杂化轨道类型为________,HClO2中含有的共价键类型为__________。以上几种含氧酸的酸性强弱不同,其原因为______________。
②氢卤酸(HX)的电离过程如图。ΔH1和ΔH2的递变规律都是HF>HCl>HBr>HI,其中ΔH1(HF)特别大的原因为_________,影响ΔH2递变的因素为______________。
(5)铝单质为面心立方晶体,晶胞参数a=q nm,铝的摩尔质量为Mg·mol-1,原子半径为r pm,阿伏伽德罗常数的值为NA。则铝单质的密度为________g·cm-3(列式即可,下同),铝晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为____________。