(本题共8分)
水煤气法制甲醇工艺流程框图如下
(注:除去水蒸气后的水煤气含55~59%的H2,15~18%的CO,11~13%的CO2,少量的H2S、CH4,除去H2S后,可采用催化或非催化转化技术,将CH4转化成CO,得到CO、CO2和H2的混合气体,是理想的合成甲醇原料气,即可进行甲醇合成)
(1)制水煤气的主要化学反应方程式为:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),此反应是吸热反应。① 此反应的化学平衡常数表达式为 ;
②下列能提高碳的平衡转化率的措施是 。
A.加入C(s) B.加入H2O(g) C.升高温度 D.增大压强
(2)将CH4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为:
CH4 (g)+3/2O2 (g)CO (g)+2H2O (g) +519KJ。工业上要选择合适的催化剂,分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同)
① X在T1℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
② Y在T2℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
③ Z在T3℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍;
已知:T1>T2>T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 (填“X”或“Y”或“Z”),选择的理由是 。
(3)合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔,在催化剂作用下,进行甲醇合成,主要反应是:2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)+181.6kJ。T4℃下此反应的平衡常数为160。此温度下,在密闭容器中加入CO、H2,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 | H2 | CO | CH3OH |
浓度/(mol·L-1) | 0.2 | 0.1 | 0.4 |
① 比较此时正、逆反应速率的大小:v正 v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
② 若加入同样多的CO、H2,在T5℃反应,10 min后达到平衡,此时c(H2)=0.4 mol·L-1、c(CO)=0.7 mol·L-1、则该时间内反应速率v(CH3OH) = mol·(L·min)-1。
(4)生产过程中,合成气要进行循环,其目的是 。
下列设计的实验方案能达到相应实验目的是( )
选项 | 实验目的 | 实验方案 |
A | 乙酸乙酯碱式水解完全 | 向水解后的溶液中滴加酚酞,变红 |
B | 确定Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4) | 常温下,向BaCO3粉末加少量稀Na2SO4溶液,过滤,向洗净的沉淀中加稀盐酸,有气泡产生 |
C | 证明反应速率会随反应物浓度的增大而加快 | 用3 mL稀硫酸与足量纯锌反应,产生气泡速率较慢,然后加入1mL 1mol·Lˉ1Cu(NO3)2溶液,迅速产生较多气泡 |
D | 通过观察液面差判断该装置的气密性 | 向右拉动注射器活塞并固定在某处,往试管中注水没过导气管口后,向左推活塞 |
A. A B. B C. C D. D
2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池,内部用AlCl4–和有机阳离子构成电解质溶液,其放电工作原理如下图所示。下列说法不正确的是
A.放电时,铝为负极、石墨为正极
B.放电时,有机阳离子向铝电极方向移动
C.放电时的负极反应为:Al –3e- + 7AlCl4– = 4Al2Cl7–
D.充电时的阳极反应为:Cn + AlCl4––e- = CnAlCl4
常温下,向20.00mL 0.1000mol·L-1(NH4)2SO4溶液中逐滴加入0.2000mol·L-1NaOH时,溶液的pH与所加NaOH溶液体积的关系如下图所示(不考虑挥发)。下列说法正确的是
A. 点a所示溶液中:c(NH4+)>c(SO42-)>c(OH-)>c(H+)
B. 点b所示溶液中:c(NH4+)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)
C. 点c所示溶液中:c(SO42-)+c(H+)=c(NH3•H2O)+c(OH-)
D. 点d所示溶液中:c(SO42-)>c(NH3•H2O)>c(NH4+)>c(OH-)
烯烃在一定条件下发生氧化反应,碳碳双键断裂,如R1CH===CHR2被氧化为被氧化为,由此推断分子式为C4H8的烯烃的氧化产物有( )
A.2种 B.3种 C.4种 D.6种
有X、Y两种元素,原子序数≤20,X的原子序数小于Y,且X、Y原子的最外层电子数相同(选项中m、n均为正整数)。下列说法正确的是( )
A. 若X的最高价含氧酸为强酸,则X的氢化物溶于水一定显酸性
B. 若Y的最高正价为+m,则X的最高正价一定为+m
C. 若X元素形成的单质是X2,则Y形成的单质一定是Y2
D. 若X(OH)n为强碱,则Y(OH)n也一定为强碱