【题目】乙二醇(沸点:197.3℃)是一种重要的基础化工原料。由煤基合成气(主要成分CO、H2)与氧气先制备得到草酸二甲酯(沸点:164.5℃),再加氢间接合成乙二醇,具有反应条件温和、环境污染小等优点。反应过程如下:
反应I:4NO(g)+4CH3OH(g)+O2(g)
4CH3ONO(g)+2H2O(g) △H1 =a kJ·mol-1
反应II:2CO(g)+2CH3ONO(g)
CH3OOCCOOCH3(l)+2NO(g) △H2=b kJ·mol-1
反应III:CH3OOCCOOCH3(1)+4H2(g)
HOCH2CH2OH(1)+2CH3OH(g)△H3 =c kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)煤基合成气间接合成乙二醇的总热化学方程式是_____________________________,已知该反应在较低温条件下能自发进行。说明该反应的△H ______0(填“>”“<”或“=”)。
(2)CO、CH3ONO各0.4mol在恒温、容积恒定为2L的密闭容器中发生反应II,达到平衡时CO的体积分数与NO的体积分数相等,计算该反应的化学平衡常数K=_____________。若此时向容器中再通入0.4molNO,一段时间后,达到新平衡时NO的体积分数与原平衡时相比______(填“增大”“相等”“减小”或“不能确定”)。
(3)温度改变对反应II的催化剂活性有影响,评价催化剂的活性参数——空时收率和CO的选择性可表示如下:
空时收率=CH3OOCCOOCH3质量/反应时间×催化剂的体积
CO的选择性=合成[CH3OOCCOOCH3所消耗的CO的物质的量/反应掉的CO的物质的量]×100%
在不同温度下,某学习小组对四组其他条件都相同的反应物进行研究,经过相同时间th,测得空时收率、CO的选择性数据如下表所示。
反应温度(℃) | 空时收率(g·mL-1·h-1) | CO的选择性(%) |
130 | 0.70 | ①72.5 |
140 | 0.75 | ②71.0 |
150 | 0.71 | ③55.6 |
160 | 0.66 | ④63.3 |
下列说法正确的是________(填字母代号)。
A.温度升高,空时收率先增大后减小,说明△H2>0
B.温度升高,催化剂活性逐渐减弱,对CO的选择性逐渐降低
C.综合考虑空时收率和CO的选择性,工业生成CH3OOCCOOCH3时,选择140℃效果最好
D.130℃时,CO的选择性最高,说明CO生成CH3OOCCOOCH3的转化率最高
(4)120℃、常压时,CH3OOCCOOCH3+4H2
HOCH2CH2OH+2CH3OH反应过程中的能量变化如图所示。画出180℃、常压时,加入催化剂,该反应过程中的能量变化图。________
![]()
(5)研究证实,乙二醇、氧气可以在碱性溶液中形成燃料电池,负极的电极反应式是________________。
【题目】某学习小组通过下列装置探究MnO2与FeCl3·6H2O能否反应产生Cl2。
![]()
实验操作和现象如下表所示:
实验编号 | 操作 | 现象 |
实验1 | 按上图所示装置加热MnO2与FeCl3·6H2O混合物 | ①试管A中部分固体溶解,上方出现白雾 ②稍后,产生黄色气体,管壁附着黄色液滴 ③试管B中溶液变蓝 |
实验2 | 把试管A中的混合物换为FeCl3·6H2O,试管B中溶液换为KSCN溶液,加热 | 试管A中部分固体溶解,产生白雾和黄色气体;试管B中KSCN溶液变红 |
请回答下列问题:
(1)实验1和实验2 产生白雾的原因是_____________________________。
(2)实验2说明黄色气体中含有_____________(填化学式)。
(3)为进一步确认黄色气体中是否含有Cl2,该学习小组对实验1提出两种改进方案:
方案1:在试管A、B间增加盛有某种试剂的洗气瓶C,结果试管B 中溶液仍变为蓝色。
方案2:将试管B中KI-淀粉溶液替换为NaBr溶液,结果试管B 中溶液呈橙红色,且未检出Fe2+。则方案1中洗气瓶C 中盛放的试剂是_________;方案2 中检验Fe2+的试剂的名称是______,选择NaBr溶液后试管B中发生的主要反应的离子方程式为______________________________________。
(4)实验1充分加热后,若将试管A中产物分离得到Fe2O3 和MnCl2,则试管A 中产生Cl2 的化学方程式为__________________________________________。其尾气处理的方法是_______________________。
(5)该学习小组认为实验1中溶液变蓝,可能还有另外一种原因是__________________。请你设计实验方案验证此猜想_______________________________________________。