(14分)甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料,分为两阶段制备甲醇:

(i)制备合成气:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)

(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

请回答下列问题:

(1)制备合成气:将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应(i);CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡的时间为5min,则从反应开始到平衡,用氢气表示的平均反应速率为:v(H2) = 。

②图中p1 p2(填“<”、”“>”或“=”)。

③为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生反应如下:

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为 。

(2)合成甲醇:在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下,向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H2(g),发生反应(ii),反应过程中,CH3OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如图所示。

①反应(ii)需在 (填“高温”或“低温”)才能自发进行。

②据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量的CO2 有利于维持Cu2O的量不变,

原因是 (用化学方程式表示)。

③在500℃恒压条件下,请在上图中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。

(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:

CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) ,科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是 。 (填“3.5×106Pa”、“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)。

②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是 。

(16分)铁酸锌(ZnFe2O4)是对可见光敏感的半导体催化剂,其实验室制备原理为:

Zn2++2Fe2++3C2O42-+6H2O ZnFe2(C2O4)3·6H2O↓…………(a)

ZnFe2(C2O4)3·6H2O ZnFe2O4 + 2CO2↑+4CO↑+6H2O …………(b)

已知:ZnC2O4和FeC2O4难溶于水。

(1)上述制备原理中不属于氧化还原反应的是 (选填:“a”或“b”)。

(2)制备ZnFe2(C2O4)3·6H2O时,可选用的药品有:

Ⅰ.(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O

Ⅱ.ZnSO4·7H2O

Ⅲ.(NH4)2C2O4·7H2O。

①称量药品时,必须严格控制n(Fe2+)/n (Zn2+)= 。

②选用的加料方式是 (填字母)。

a.按一定计量比,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同时加入反应器并加水搅拌,然后升温至75℃。

b.按一定计量比,Ⅰ、Ⅲ同时加入反应器加水配成溶液,然后加入Ⅱ,再升温到75℃。

c.按一定计量比,将Ⅰ、Ⅱ混合并配成溶液甲,Ⅲ另配成溶液乙,甲、乙同时加热到

75℃,然后将乙溶液缓慢加入甲溶液中,并持续搅拌。

(3)从溶液中分离出ZnFe2(C2O4)3·6H2O需过滤、洗涤。已洗涤完全的依据是 。

(4)ZnFe2(C2O4)3·6H2O热分解需用酒精喷灯,还用到的硅酸盐质仪器有 。

(5)某化学课外小组拟用废旧干电池锌皮(含杂质铁),结合下图信息从提供的试剂中选取适当试剂,制取纯净的ZnSO4·7H2O。

实验步骤如下:

①将锌片完全溶于稍过量的3mol·L-1稀硫酸,加入 (选填字母,下同)。

A.30%H2O2 B.新制氯水 C.FeCl3溶液 D.KSCN溶液

②加入 。

A.纯锌粉 B.纯碳酸钙粉末 C.纯ZnO粉末 D.3mol·L-1稀硫酸

③加热到60℃左右并不断搅拌。

④趁热过滤得ZnSO4溶液,再蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥。

其中步骤③加热的主要目的是 。

 0  139568  139576  139582  139586  139592  139594  139598  139604  139606  139612  139618  139622  139624  139628  139634  139636  139642  139646  139648  139652  139654  139658  139660  139662  139663  139664  139666  139667  139668  139670  139672  139676  139678  139682  139684  139688  139694  139696  139702  139706  139708  139712  139718  139724  139726  139732  139736  139738  139744  139748  139754  139762  203614 

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