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有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径,发展“碳一化学”,开发利用我国相对...

有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径,发展“碳一化学”,开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料,经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程:

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(1)以CO和CO2分别与H2为原料,在一定条件下均可合成甲醇(CH3OH)。你认为用哪种合成设计路线更符合“绿色化学”理念:(用化学反应方程式表示)____________;

(2)下图表示在恒容器中230℃催化剂条件下,0.5molCO2和1.5molH2反应得到甲醇蒸气,产率达80%时的能量变化示意图。

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①写出该反应的热化学方程式:_____________________。

②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_____________________。

a.容器中压强不变                          b.H2的体积分数不变

c.c(H2)=3c(CH3OH)                          d.容器中气体密度不变

(3)如图所示是用于合成甲醇产品中甲醇含量的检测仪。写出该仪器工作时的电极反应式:负极______。

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(4)“催化还原”反应制乙二醇(HOCH2-CH2OH)原理如下:

CH3OOC-COOCH3(g)+4H2(g)满分5 manfen5.comHOCH2-CH2OH(g)+2CH3OH(g)    △H=-34kJ/mol

为探究实际生产的最佳条件,某科研小组进行了多方面研究,下图表示乙二醇达平衡时的产率随原料投料比[n(氢气)/n(草酸二甲酯)]和压强的变化关系,其中三条曲线分别表示体系压强为1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa的情况,则曲线丙对应的压强时P(丙)=___________。

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(5)草酸二甲酯水解产物草酸(H2C2O4)为二元中强酸。H2C2O4水溶液中H2C2O4、HC2O4-和C2O42-三种形态的粒子的分布分数δ随溶液pH变化的关系如图所示曲线①代表的粒子是___________;草酸氢钾溶液中存在如下平衡:H2O满分5 manfen5.comH++OH-,HC2O4-满分5 manfen5.comH++C2O42-和___________;一定温度下,往CaC2O4饱和溶液[已知Ksp(CaC2O4=2.3×10-9)]中加入少量CaCl2固体,c(Ca2+)将_________,CaC2O4的溶解度将____________。(填“增大”“减小”或“不变”)

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(1)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g); (2)①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ/mol;②ab; (3)2CH3OH-12e-+2H2O=2CO2+12H+; (4)1.5MPa;(5)H2C2O4;HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-;增大、减小 【解析】 试题分析:(1)以CO与H2为原料,在一定条件下均可合成甲醇:CO CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);以CO2 与H2 为原料,在一定条件下均可合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);以CO与H2 为原料,产物只有一种,符合符合“绿色化学”的思想,故绿色环保的方法是以CO和H2为原料合成甲醇的方法,方程式是CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);(2)①根据图1可知0.5mol CO2 和1.5mol H2 转化率达80%时放热23-3.4=19.6kJ,则该反应的热化学方程式:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H=-19.6÷80%×2=-49kJ•mol-1 ;②a.在恒温下发生反应,该反应是反应前后气体体积不等的反应,若容器中压强不变,则证明反应达到了平衡状态,正确; b.混合气体中 H2 的体积分数不变,说明各组分的体积分数都不变,正逆反应速率,达到了平衡状态,正确; c. c(H2)=3c(CH3OH)是二者浓度改变的关系,反应可能处于平衡状态,也可能没有处于平衡状态,错误;d.反应两边都是气体,气体总质量不变,恒容条件该容器的容积不变,故气体的密度是恒量,当气体的密度不变时,不能说明达到了平衡状态,错误;(3)在酸性条件下的甲醇燃料电池中,通入甲醇的电极为负极,负极的电极反应式是2CH3OH-12e-+2H2O=2CO2+12H+;(4)由图像可知,曲线甲表示的乙二醇的产率最大,曲线丙表示的转化率最小,原料投料比[n(氢气)/n(草酸二甲酯)]一定时,由方程式可知,正反应是体积减小的反应,增大压强平衡向正反应移动,平衡时乙二醇的产率增大,故曲线丙转化率最小,所以对应的压强是P(丙)=1.5MPa;(5)根据微粒的浓度与溶液的pH关系可知:曲线①代表的粒子是H2C2O4;草酸氢钾溶液中存在如下平衡:H2OH++OH-,HC2O4-H++C2O42-和HC2O4-的水解平衡:HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-;一定温度下,往CaC2O4饱和溶液[已知Ksp(CaC2O4=2.3×10-9)]中加入少量CaCl2固体,c(Ca2+)将由于加入盐电离产生Ca2+而增大,沉淀溶解平衡逆向移动,使CaC2O4的溶解度将减小。 考点:考查化学平衡移动原理在可逆反应的化学平衡、沉淀溶解平衡的应用及燃料电池的电极反应式的书写的知识。  
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考点分析:
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硫化汞(HgS)难溶于水,在自然界中呈红褐色,常用于油画颜料、印泥及朱红雕刻漆器等。某温度时HgS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是

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A.向硫化汞的浊液中加入硫化钠溶液,硫化汞的Ksp减小

B图中a点对应的是饱和溶液

C.向c点的溶液中加入0.1mol/LHg(NO3)2,则c(S2-)减小

D.升高温度可以实现c点到b点的转化

 

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已知反应2NO2(g)满分5 manfen5.comN2O4(g) △H<0,在100℃时,将0.400mol的NO2气体充入2L抽空的密闭容器中,每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析,得到如下表数据:

时间(s)

0

20

40

60

80

n(NO2)/mol

0.40

n1

0.26

n3

n4

n(N2O4)/mol

0.00

 

 

0.08

0.08

下列分析合理的是(   

A.从反应开始直至60s和80s时,二氧化氮的平均反应速率是相等的

B80s后将容器的体积缩小为1L,平衡向正反应方向移动,气体颜色变浅

C.n1的范围是0.28<n1<0.33

D.升高温度,既能加快反应速率,也能提高N2O4的体积分数

 

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已知25℃时:①H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) △H1=-57.3kJ/mol

②HF(aq)+OH-(aq)=F-(aq)+H2O(l) △H2=-67.7kJ/mol

③Ba2+(aq)+SO42-(aq)=BaSO4(s) △H3<0

下列说法正确的是   

A.△H1=-57.3kJ/mol是强酸和强碱在稀溶液中反应生成可溶性盐的中和热

B在氢氧化钠溶液与盐酸的反应中,盐酸量一定,氢氧化钠溶液量越多,中和热越大

C.HF的电离方程式及热效应:HF(aq)满分5 manfen5.comH+(aq)+F-(aq)    △H>0

D.稀硫酸与稀氢氧化钡溶液反应的热化学方程式为

H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l)   △H=-114.6kJ/mol

 

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下列说法正确的是    

A.常温下将pH=2的硫酸和pH=12的MOH溶液等体积混合,所得溶液pH≤7

B已知同温度相同浓度的NaNO2溶液比NaF溶液的碱性强,所以氢氟酸的酸性比亚硝酸的弱

C.常温下,将醋酸钠、盐酸两溶液混合后,溶液呈中性,则有c(Na+)>c(Cl-)=c(CH3COOH)

D.pH相等的NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4HSO4三种溶液物质的量浓度为c(NH4Cl)>c((NH4)2SO4)=c(NH4HSO4)

 

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已知碳酸氢钾溶液显碱性,25℃时向10mL0.01mol/LKHCO3溶液中滴加0.01mol/LKOH溶液,随着KOH溶液体积的增加,溶液中微粒浓度关系正确的是    

A.V(KOH)=0时,溶液中c(K+)=c(HCO3-)+c(H2CO3)

B.V(KOH)=10mL时,溶液中c(HCO3-)>c(H2CO3)

C.V(KOH)=20mL时,溶液中c(K+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)

D.对V(KOH)=10mL时的溶液升温,溶液中:c(K+)>c(OH-)>c(CO32-)>c(H+)

 

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