(14分)甲醇被称为21世纪的新型燃料,工业上通过下列反应①和②,用CH4和H2O为原料来制备甲醇。①CH4(g)+H2O (g)
CO(g)+3H2(g) △H1 ②CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H2 将0.2mol CH4和0.3mol H2O(g)通入容积为10L的密闭容器中,在一定条件下发生反应①,达到平衡时,CH4的转化率与温度.压强的关系如图所示:
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(1)温度不变,缩小体积,增大压强,①的反应速率 (填“增大”.“减小”.“不变”),平衡向 方向移动。
(2)反应①的△H1 0,(填“﹤”“﹦”“﹥”),其平衡常数表达式为K= ,100℃,压强为p1时平衡常数的值是 。
(3)在压强为0.1Mpa条件下,将a mol CO与3a molH2的混合气体在催化剂作用下进行反应②。为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下空格中填入剩余的实验条件数据。
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实验编号 |
T℃ |
n(CO)/n(H2) |
p (Mpa) |
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I |
150 |
1/3 |
0.1 |
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Ⅱ |
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5 |
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Ⅲ |
350 |
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5 |
(4)近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂电极,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过,其工作原理示意图如下:
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请回答
①Pt(a)电极的电极反应式为
②如果该电池工作时电路中通过2mol电子则消耗的CH3OH有 mol。
(12分)乱扔废旧电池会导致严重的环境污染,一节废电池就是一颗“炸弹”。某化学兴趣小组的同学在探究废干电池内的黑色固体回收利用时,进行了如图所示的实验:
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查阅教材可得到下列信息:
① 普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO2.NH4Cl.ZnCl2等物质。
②Zn(OH)2能溶解于过量的氨水中。
请回答以下问题:
(1)操作③灼烧滤渣时所用到的主要仪器有酒精灯.玻璃棒. .泥三角和三脚架;灼烧滤渣中的黑色固体时,产生一种使澄清的石灰水变浑浊的气体,由此推测滤渣中还存在碳。
(2)操作④的试管中加入③中所得黑色滤渣,试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体,据此可初步认定黑色固体为 。
(3)该同学对滤液的成分进行检验,以确认是否含有NH4Cl和ZnCl2,下面是他做完实验后所写的实验报告,请你写出其空白处的内容:
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实验目的 |
操作 |
实验现象 |
结论 |
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检验Cl- |
取少许滤液于试管中,
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含有Cl- |
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检验NH4+ |
取少许滤液于试管中,
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含有NH4+ |
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检验Zn2+ |
取少许滤液于试管中,
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含有Zn2+ |
(4)根据以上实验报告,关于滤液的成分,同学们的结论是:滤液中含有氯化铵和氯化锌,若想从滤液中得到溶质固体,还应进行得操作是 。若要将所得的溶质固体中的物质加以分离,可用 法。
(10分)现有X.Y.Z.W四种常见的含氧酸,其成酸元素分属周期表中短周期的第ⅣA族到第 ⅦA。将四种含氧酸溶液分别进行光照或微热测得如下数据(其中Q为不确定的物质):
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含氧酸 |
X |
Y |
Z |
W |
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含氧酸质量/g |
25.2 |
a |
3.1 |
10.5 |
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生成物U/g |
3.2 |
/ |
/ |
3.2 |
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生成物V/g |
3.6 |
0.9 |
0.9 |
/ |
|
生成物Q/g |
18.4 |
3.2 |
b |
c |
根据中学所学知识回答下列问题:
(1)上表中含氧酸名称:Z ,W ,生成物名称:U ,V 。
(2)上表中数据:a为 ,b为 ,c为 。
(3)将X的稀溶液加入Y中,反应的离子方程式是 。
(4)对W的水溶液光照一段时间后,溶液的pH (填“增大”.“减小”或“不变”)。