题目内容
6.二甲醚被称为21世纪的新型燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用.工业上常采用甲醇气相脱水法来获取.其反应方程式为:2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)
完成下列填空:
(1)有机物分子中都含碳元素,写出碳原子最外层电子的轨道表示式
写出甲醇分子中官能团的电子式
(2)碳与同主族的短周期元素相比,非金属性较强的是C(填元素符号).写出一个能证明你的结论的化学方程式Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓.
(3)在温度和体积不变的情况下,能说明反应已达到平衡状态的是ac(选填编号)
a.CH3OH的消耗速率与CH3OCH3的消耗速率之比为2:1
b.容器内压强保持不变
c.H2O(g)浓度保持不变
d.气体平均相对分子质量保持不变
(4)一定温度下,在三个体积约为2.0L的恒容密闭容器中发生上述反应:
| 容器 编号 | 温度(℃) | 起始物质的量(mol) | 平衡物质的量(mol) | |
| CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | ||
| I | 387 | 0.40 | 0.16 | 0.16 |
| Ⅱ | 387 | 0.80 | a | |
| Ⅲ | 207 | 0.40 | 0.18 | 0.18 |
a.及时移走产物 b.升高温度 c.充入CH3OHd.降低温度
②I号容器内的反应经过t min达到平衡,则CH3OH的平均反应速率为$\frac{0.16}{t}$mol/(L.min)(用含t的式子表示).II号容器中a=0.32mol.
(5)若起始时向容器I中充入CH3OH 0.2mol、CH3OCH30.30mol和H2O 0.20mol,则反应将向正(填“正”“逆”)反应方向进行.
分析 (1)碳原子最外层4个电子为第二电子层的2个s电子和2个P电子,甲醇中的官能团为羟基,为中性原子团,氧原子和氢原子形成一对共用电子对;
(2)同主族元素原子从上到下失电子能力增强,得到电子能力减弱,可以利用最高价含氧酸的酸性强弱比较非金属性强弱;
(3)2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g),反应是气体体积不变的反应,达到平衡的标志是正逆反应速率相同,各组分含量保持不变,反应过程中的“变量不变”是判断依据;
(4)①Ⅰ、Ⅲ实验可知起始量相同,达到平衡状态,温度越高甲醚物质的量减小,平衡逆向进行,说明正反应为放热反应,若要提高CH3OH的平衡转化率,需要改变条件使平衡正向进行;
②I号容器内的反应经过t min达到平衡生成CH3OCH3(g)物质的量为0.16mol,计算消耗甲醇物质的量为0.16mol,结合反应速率V=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算甲醇表示的反应速率;依据三段式列式计算Ⅰ的平衡常数,Ⅱ实验温度不变平衡常数不变,依据平衡常数列式计算a值;
(5)若起始时向容器I中充入CH3OH 0.2mol、CH3OCH30.30mol和H2O 0.20mol,计算此时浓度商,和平衡常数比较分析判断反应进行方向;
解答 解:(1)碳原子最外层4个电子为第二电子层的2个s电子和2个P电子,碳原子最外层电子的轨道表示式
,甲醇中的官能团为羟基,为中性原子团,氧原子和氢原子形成一对共用电子对,电子式为
;
故答案为:
,
;
(2)同主族元素原子从上到下失电子能力增强,得到电子能力减弱,所以非金属性较强的是C,可以利用最高价含氧酸的酸性强弱比较非金属性强弱,如二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中生成硅酸沉淀,反应的化学方程式为:Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓;
故答案为:C、Na2SiO3+CO2+H2O→Na2CO3+H2SiO3↓;
(3)2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g),反应是气体体积不变的反应,达到平衡的标志是正逆反应速率相同,各组分含量保持不变;
a.速率之比等于化学方程计量数之比为正反应速率之比,CH3OH的消耗速率与CH3OCH3的消耗速率之比为2:1,说明CH3OCH3的正逆反应速率相同,故a正确;
b.反应前后气体体积不变,反应过程中容器内压强始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故b错误;
c.H2O(g)浓度保持不变是破坏的标志,故c正确;
d.反应前后气体质量不变,物质的量不变,气体平均相对分子质量始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故d错误;
故答案为:ac;
(4)①Ⅰ、Ⅲ实验可知起始量相同,达到平衡状态,温度越高甲醚物质的量减小,平衡逆向进行,说明正反应为放热反应,若要提高CH3OH的平衡转化率,需要改变条件使平衡正向进行,
a.及时移走产物,平衡正向进行,甲醇转化率增大,故a正确;
b.反应是放热反应,升高温度平衡逆向进行,故b错误;
c.充入CH3OH,相当于增大压强,平衡不动.故c错误;
d、降低温度平衡正向进行,甲醇转化率增大,故d正确;
故答案为:ad;
②I号容器内的反应经过t min达到平衡生成CH3OCH3(g)物质的量为0.16mol,计算消耗甲醇物质的量为0.32mol,结合反应速率概念计算甲醇表示的反应速率V=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.32mol}{2L}}{tmin}$=$\frac{0.16}{t}$mol/L•min;
依据三段式列式计算Ⅰ的平衡常数,
2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始量(mol/L) 0.2 0 0
变化量(mol/L) 0.16 0.08 0.08
平衡量(mol/L) 0.04 0.08 0.08
平衡常数K=$\frac{0.08×0.08}{0.0{4}^{2}}$=4
Ⅱ实验温度不变平衡常数不变,依据平衡常数列式计算a值
2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始量(mol/L) 0.4 0 0
变化量(mol/L) a 0.5a 0.5a
平衡量(mol/L) 0.4-a 0.5a 0.5a
$\frac{0.5a×0.5a}{(0.4-a)^{2}}$=4
a=0.32mol;
故答案为:$\frac{0.16}{t}$mol/L•min,0.32;
(5)若起始时向容器I中充入CH3OH 0.2mol、CH3OCH30.30mol和H2O 0.20mol,计算此时浓度商Q=$\frac{\frac{0.2}{2}×\frac{0.3}{2}}{(\frac{0.2}{2})^{2}}$=1.5<K,平衡常数比较分析判断反应进行方向是正向进行;
故答案为:正.
点评 本题考查了物质结构分析,周期表递变规律的应用,化学平衡影响因素、平衡标志、平衡常数的计算应用,掌握基础是解题关键,题目难度中等.
| A. | 密度比空气大 | B. | 能溶于水 | ||
| C. | 有一定颜色 | D. | 沸点比其他气体低 |
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);△H=-57.3kJ•mol-1
向1L0.5mol/L的NaOH溶液中分别加入①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸,恰好完全反应的热效应分别为△H1、△H2、△H3、它们的关系正确的是( )
| A. | △H1>△H2>△H3 | B. | △H2<△H3<△H1 | C. | △H1=△H2=△H3 | D. | △H1<△H3<△H2 |
| A. | K+HCO3-NO3-ClO- | B. | Na+SO32-NH4+Ba2+ | ||
| C. | Ba2+ HS-Cl-SO42- | D. | AlO2-CO32-Cl-Na+ |
| A. | CaCl2 MgCl2 Na2O | B. | H2O Na2O ? CO2 | ||
| C. | CaCl2 ? NaOH H2SO4 | D. | NH4Cl H2O CO2 |
| 阳离子 | NH4+、Mg2+、K+、Al3+ |
| 阴离子 | HCO3-、MnO4-、SO42-、Cl- |
①取 l0mL该溶液于试管中滴加足量的Ba(NO3)2溶液,加稀硝酸酸化后过滤得到 0.03mol白色沉淀甲.
②取上述反应后的滤液,加人AgNO3溶液未见沉淀产生.
③另取l0mL该溶液于试管中,滴加NaOH溶液产生白色沉淀乙,当加人NaOH的物质的量为0.03mol时,沉淀的量达到最大;继续滴加NaOH溶液并加热,开始产生气体丙,收集气体丙,体积换算成标况下为0.224L(假设丙全部逸出),最后沉淀完全溶解.
下列推断不正确的是( )
| A. | 肯定没有 Mg2+、HCO3-、Cl-、MnO4- | |
| B. | 一定含有 K+,且c(K+)=2mol/L | |
| C. | 该溶液可能是KAl(SO4)2和NH4Al(SO4)2的混合溶液 | |
| D. | 若仅根据实验③,将该溶液蒸干、灼烧,有可能得到仅含有氧化铝固体物质 |
| A. | 2-乙基戊烷 | B. | 3,4-二甲基己烷 | C. | 1,5-二甲基苯 | D. | 3,4-二甲基戊烷 |
(1)经测定,A的相对分子质量在150~200之间,含碳的质量分数为48.3%,含氢的质量分数为5.7%,其余为氧.则A的分子式为C7H10O5.
(2)1molA能与足量NaHCO3反应得到标准状况下的CO2 22.4L,与足量金属钠反应得到标准状况下的H2 44.8L,能与1mol Br2发生加成反应.将A分子中含有官能团的名称及数目填入下表(可不填满也可补充):
| 官能团名称 | 羧基 | 羟基 | 碳碳双键 | 不填 |
| 官能团数目 | 1 | 1 | 1 | 不填 |