题目内容

【题目】已知某种燃料含有碳、氢、氧三种元素。为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量比,可将气态燃料放入足量的O2中燃烧,并使产生的气体全部通过如图所示装置中,得到如表中所列的实验结果(假设产生的气体完全被吸收)。

根据实验数据求:

(1)实验完毕后,生成物中水的质量为________g。假设广口瓶里生成一种正盐,其质量为_____________g。

(2)生成的水中氢元素的质量为_______g。

(3)生成的二氧化碳中碳元素的质量为_______ g。

(4)该燃料中碳元素与氢元素的质量比为_______。

(5)已知这种燃料的每个分子中含有一个氧原子,则该燃料的分子式为_______,结构简式为_______。

【答案】1.8 5 0.2 0.6 3∶1 CH4O CH3OH

【解析】

(1)因为该燃料含C、H、O三种元素,故燃烧产物为CO2和H2O,由题意可知U形管增加的质量为吸收水的质量,广口瓶增加的质量为生成的CO2质量,生成的正盐为CaCO3,根据碳原子守恒计算CaCO3的物质的量,再根据m=nM计算CaCO3的质量;

(2)根据水的分子式中H元素质量分数计算;

(3)根据碳元素守恒、结合m=nM计算二氧化碳中C元素质量;

(4)由元素守恒,结合(2)(3)中的数据计算;

(5)确定化合物中C、H原子数目比,结合每个分子中含有一个O原子,确定该燃料的分子式、结构简式。

(1)由题意知,燃料燃烧生成的H2O和CO2分别被干燥剂和澄清石灰水吸收,二者的增重量即为燃烧时产生的H2O和CO2的质量。

(1)m(H2O)=102.9 g-101.1 g=1.8 g,m(CO2)=314.2 g-312.0 g=2.2 g。反应生成的正盐CaCO3质量为m(CaCO3)==5g;

(2)m(H)==0.2 g

(3)m(C)==0.6 g

(4)m(C)∶m(H)=0.6 g∶0.2 g=3∶1

(5)燃料中n(C)∶n(H)=∶=1∶4,由于该燃料中H原子已达饱和,则该燃料的每个分子中只含有一个C原子,H原子数目为4,结合每个分子中含有一个O原子,所以该燃料的分子式为CH4O,结构简式为CH3OH。

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【题目】(1)在1800K时,2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H= -354.2kJ/mol;

3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) H= -550.9kJ/mol

则反应:2Fe3O4(s)+1/2O2(g) === 3Fe2O3(s)的H =_____ kJ·mol1,四氧化三铁在充满氧气的集气瓶中反应生成Fe2O3_____(填“能”或“不能”)自发进行。

(2)2018年是合成氨工业先驱哈伯(PHaber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为:1/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g) △H(298K)= - 46.2KJmol-1,在Fe催化剂作用下的反应历程如下(*表示吸附态)

化学吸附:N2(g)→2N*;H2(g)→2H*;

表面反应:N*+ H* NH*;NH*+ H* NH2*;NH2* + H*NH3*

脱附:NH3* NH3(g)

其中, N2的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。 请回答:

①利于提高合成氨平衡产率的条件有__________。

A.低温   B.高温    C.低压   D.高压  E.催化剂

②实际生产中,常用Fe作催化剂,控制温度773K,压强3.0 ×105Pa,原料中N2和H2物质的量之比为1:2.8。

分析说明原料气中N2过量的两个理由_________;_____________。

③关于合成氨工艺的下列理解,正确的是_______。

A.合成氨反应在不同温度下的△H和△S都小于零

B.当温度、压强一定时,在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率

C.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化,不断将液氨移去,利于反应正向进行

D.分离空气可得N2,通过天然气和水蒸气转化可得H2,原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发

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