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化学在能源开发与利用中起着十分重要的作用。 (1)蕴藏在海底的可燃冰是高压下形成...

化学在能源开发与利用中起着十分重要的作用。

(1)蕴藏在海底的可燃冰是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体。2017年我国在南海北部进行的可燃冰采取试验获得成功,标志着我国成为第一个实现在海域可燃冰试开采中获得连续稳定燃气的国家。已知:25℃、101 kPa下,1 g甲烷完全燃烧生成CO2和液态水时放热55.6kJ。甲烷燃烧的热化学方程式为_____________相同条件下,356 g可燃冰(分子式为CH4·9H2O,Mr= 178 )释放的甲烷气体完全燃烧生成CO2和液态水,放出的热量为_____kJ。

(2)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源,具有清洁、高效的优良性能。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应

甲醇合成反应:(i)CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)  H1=-90.1 kJ/ mol

(ii)CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g)  H2=-49.0kJ/ mol

水煤气变换反应 (iii) CO(g)+ H2O(g) CO2(g) + H2(g)   H3=-41.1kJ/mol 

二甲醚合成反应:(iv) 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)  H4= -24.5kJ/ mol

①分析二甲醚合成反应(iv)对于CO转化率的影响____________________

②由H2CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为______________ 根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响__________________________

(3)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。若电解质为碱性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为____ ,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生______个电子的电量。

 

CH4(g)+ 2O2(g) =CO2(g) + 2H2O(l) △H=-889.6kJ/mol 1779.2 消耗甲醇,促进甲醇合成反应(i)平衡右移,CO转化率增大;生成的H2O通过水煤气变换反应(iii)消耗部分CO 2CO(g)+ 4H2(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) △H=-204.7kJ/ mol 该反应分子数减小,压强升高使平衡右移,CO和H2转化率增大,CH3OCH3产率增加;压强升高使CO和H2浓度增加,反应速率增大 CH3OCH3+16OH- -12e-=2CO32-+11H2O 12 【解析】分析:本题考查热化学方程式的书写和反应热的计算、外界条件对化学平衡的影响、燃料电池的工作原理和计算。 (1)计算1molCH4燃烧生成CO2和液态水时放出的热量,据此写出热化学方程式;根据热化学方程式计算反应放出的热量。 (2)①二甲醚合成反应(iv)消耗CH3OH(g)同时生成H2O(g),由于CH3OH(g)浓度减小,促进甲醇合成反应(i)平衡右移,CO转化率增大;生成H2O(g)通过水煤气变换反应(iii)消耗CO;二甲醚合成反应(iv)能增大CO的转化率。 ②应用盖斯定律,将(i)2+(iv)得,H2和CO直接制备二甲醚的热化学方程式。该反应的正反应为气体分子数减小的反应,增加压强,平衡向正反应方向移动,增大压强化学反应速率加快。 (3)若电解质为碱性,二甲醚发生氧化反应生成CO32-,负极电极反应为CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。1个二甲醚分子经电化学氧化,可以产生12个电子的电量。 详解:(1)1gCH4完全燃烧生成CO2和液态水时放热55.6kJ,1molCH4完全燃烧生成CO2和液态水时放热55.616kJ=889.6kJ,CH4燃烧的热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-889.6kJ/mol。n(CH4·9H2O)==2mol,356g可燃冰释放2molCH4,2molCH4完全燃烧生成CO2和液态水放出的热量为889.6kJ2=1779.2kJ。 (2)①二甲醚合成反应(iv)消耗CH3OH(g)同时生成H2O(g),由于CH3OH(g)浓度减小,促进甲醇合成反应(i)平衡右移,CO的转化率增大;生成H2O(g)通过水煤气变换反应(iii)消耗CO;二甲醚合成反应(iv)能增大CO的转化率。 ②应用盖斯定律,将(i)2+(iv)得,2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=(-90.1kJ/mol)2+(-24.5kJ/mol)=-204.7kJ/mol,H2和CO直接制备二甲醚的热化学方程式为:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-204.7kJ/mol。该反应的正反应为气体分子数减小的反应,增加压强,平衡向正反应方向移动,CO和H2的转化率增大,CH3OCH3的产率增加;增加压强,CO和H2的浓度增大,直接合成二甲醚反应的反应速率加快。 (3)若电解质为碱性,在负极二甲醚发生氧化反应生成CO32-,负极反应可写成CH3OCH3-e-→CO32-+H2O,CH3OCH3中C元素的平均价态为-2价,CO32-中C元素的化合价为+4价,1个CH3OCH3失去12个电子,结合原子守恒和电荷守恒,负极电极反应为CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。1个二甲醚分子经电化学氧化,可以产生12个电子的电量。  
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考点分析:
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某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:

(1)分別取一定量氯化铁氯化亚铁固体均配制成0.1mol /L的溶液。在FeCl2 液中需加入少量铁屑其目的是___________

(2)甲组同学取2 mLFeCl2溶液加入几滴氯水再加入1KSCN溶液溶液変红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为____________

(3)乙组同学认为甲组的实验不够谨慎,该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油再于液面下依次加入几滴氯水和1KSCN溶液溶液变红,煤油的作用是__________

(4)丙组同学取10 mL0.1mol/LKI溶液加入6mL0.1 mol/LFeCl3溶液混合。 分別取2 mL此溶液于3支武管中进行如下实验:

第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色

第二支试管中加入1K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀;

第三支试管中加入1KSCN溶液溶液变红。

实验②检验的离子是_______(填离子符号);实验①和实验③说明:在I-过量的情况下 溶液中仍含有_____  (填离子符号);由此可以证明该氧化还原反应为___________

(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为________一段时间后溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成,产生气泡的原因是__________ 生成沉淀的原因是______________(用平衡移动原理解释)。

(6)某铁的氧化物(FexO) 1.52 g溶于足量盐酸中向所得溶液通入标准状况下112 mL Cl2恰好将Fe2+完全氧化,则x值为________

 

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已知

I.冠心平F是降血脂、降胆固醇的药物,它的一条合成路线如下

(1)A为一元羧酸,8.8g A与足量NaHCO3溶液反应生成2.24 L CO2(标准状况), A的分子式为____________

(2)写出符合A分子式的所有甲酸酯的结构简式________________

(3)B是氯代羧酸,其核磁共振氢谱有两个峰,写出B→C的反应方程式____________

(4)C+E→F的反应类型为____________

(5)写出AF的结构简式____________

(6) D的苯环上有两种氢,它所含官能团的名称为_____________写出b所代表的试剂为____________

II. 有机物H的分子式为C2H2O3可发生银镜反应,且具有酸性。

(7)H有多种合成方法,在方框中写出由乙酸合成H的路线流程图(其他原料任选)。合成路线流程图示例如下________________________________________________

 

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C、N、O、Na、Mg、Al、S、Cl是常见的八种元素,根据元素及其化合物性质,回答下列问题:

(1)S在周期表中的位置为______;CO2的电子式是_______

(2)比较O、Na元素常见离子的半径大小(用化学式表示,下同)____>____;__________比较S、Cl元素的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱: ____>____ 。_______________

(3)已知:

化合物

MgO

Al2O3

MgCl2

AlCl3

类型

离子化合物

离子化合物

离子化合物

共价化合物

熔点/℃

2800

2050

714

191

 

工业制镁时,电解MgCl2而不电解MgO的原因是___________制铝时,电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是___________

(4)碳与镁形成的1 mol化合物Q与水反应,生成2 mol Mg(OH)21 mol烃, 该烃分子中碳氢质量比为9:1,烃的结构简式为______;Q的化学式为_______

(5)熔融状态下,钠和FeCl2能组成可充电电池(装置示意图如下),反应原理为:2Na+ FeCl2Fe + 2NaCl .放电时,电池的正极反应式为___________充电时,_______(写物质名称)电极接电源的负极该电池的电解质为_______

 

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在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g)Y(g),温度T1、T2X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是

A. M点的正反应速率υ小于N点的逆反应速率υ

B. T2下,在0~t1时间内,υ(Y)=mol/(L·min)

C. M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小

D. 该反应进行到M点放出的热量小于进行到W点放出的热量

 

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下列实验误差分析错误的是

A. 用容量瓶配制溶液,定容时俯视刻度线,所配溶液浓度偏小

B. 滴定前滴定管内无气泡,终点读数时有气泡,所测体积偏小

C. 用润湿的pH试纸测稀碱溶液的pH,测定值偏小

D. 测定中和反应的反应热时,将碱缓慢倒入酸中,所测温度值偏小

 

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