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【題目】以天然氣代替石油生產液體燃料和基礎化學品是當前化學研究和發(fā)展的重點。
(1)我國科學家創(chuàng)造性地構建了硅化物晶格限域的單中心鐵催化劑,成功實現(xiàn)了甲烷一步高效生產乙烯、芳香烴Y和芳香烴Z等重要化工原料,實現(xiàn)了CO2的零排放,碳原子利用率達100%。已知Y、Z的相對分子質量分別為78、128,其一氯代物分別有1種和2種。
①有關化學鍵鍵能數(shù)據如表中所示:
化學鍵 | H-H | C=C | C-C | C≡C | C-H |
E(kJ/mol) | 436 | 615 | 347.7 | 812 | 413.4 |
寫出甲烷一步生成乙烯的熱化學方程式:_________________________,反應中硅化物晶格限域的單中心鐵催化劑的作用是________________________;
②已知:原子利用率=期望產物總質量/反應物總質量×100%,則甲烷生成芳香烴Y的原子利用率為___________;
③生成1 mol Z產生的H2約合標準狀況下________L。
(2)如圖為乙烯氣相直接水合法制備乙醇過程中乙烯的平衡轉化率與溫度、壓強的關系[其中n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1]。
①若p2=8.0 MPa,列式計算A點的平衡常數(shù)Kp=____________(用平衡分壓代替平衡濃度計算;分壓=總壓×物質的量分數(shù);結果保留到小數(shù)點后兩位);
②該反應為__________(填“吸熱”或“放熱”)反應,圖中壓強(p1、p2、p3、p4)的大小關系為____________,理由是________________;
③氣相直接水合法常采用的工藝條件:磷酸/硅藻土為催化劑,反應溫度為290℃,壓強為6.9 MPa,n(H2O)∶n(C2H4)=0.6∶1。乙烯的轉化率為5%,若要進一步提高乙烯的轉化率,除了可以適當改變反應溫度和壓強外,還可以采取的措施有______________(任寫兩條)。
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【題目】研究碳及其化合物的相互轉化對能源的充分利用、低碳經濟有著重要的作用。
(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206.1 kJ·mol1
②2H2(g)+ CO(g)CH3OH(l) △H2=128.3 kJ·mol1
③2H2(g)+ O2(g)2H2O(g) △H3=483.6 kJ·mol1
25℃時,在合適的催化劑作用下,采用甲烷和氧氣一步合成液態(tài)甲醇的熱化學方程式為__________________________。
(2)利用反應①來制備氫氣,為了探究溫度、壓強對反應①速率、轉化率的影響,某同學設計了以下三組對比實驗(溫度為400℃或500℃,壓強為101kPa或404kPa)。
實驗序號 | 溫度℃ | 壓強/kPa | CH4初始濃度/mol·L1 | H2O初始濃度/mol·L1 |
1 | 400 | p | 3.0 | 7.0 |
2 | t | 101 | 3.0 | 7.0 |
3 | 400 | 101 | 3.0 | 7.0 |
①實驗2和實驗3相比,其平衡常數(shù)關系是K2__________K3(填“>”“<”或“=”)。
②將等物質的量的CH4和水蒸氣充入1 L恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應,在400℃下達到平衡,平衡常數(shù)K=27,此時容器中CO物質的量為0.10 mol,則CH4的轉化率為__________。
(3)科學家提出由CO2制取C的太陽能工藝如圖1所示。
①“重整系統(tǒng)”發(fā)生的反應中n(FeO)∶n(CO2)=6∶1,則FexOy的化學式為______________。
②“熱分解系統(tǒng)”中每分解l mol FexOy,轉移電子的物質的量為________。
(4)pC類似pH,是指極稀溶液中的溶質濃度的常用負對數(shù)值。若某溶液中溶質的濃度為1×103 mol·L1,則該溶液中溶質的pC=lg(1×103)=3。如圖2為25℃時H2CO3溶液的pCpH圖。請回答下列問題 (若離子濃度小于105 mol·L1,可認為該離子不存在):
①在同一溶液中,H2CO3、、_____________(填“能”或“不能”)大量共存。
②求H2CO3一級電離平衡常數(shù)的數(shù)值Ka1=________________。
③人體血液里主要通過碳酸氫鹽緩沖體系可以抵消少量酸或堿,維持pH=7.4。當過量的酸進入血液中時,血液緩沖體系中的最終將_______。
A.變大 B.變小 C.基本不變 D.無法判斷
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【題目】下圖為一五元環(huán)圖案,小明在圖案上依次寫了五種物質,圖中相交的兩種物質均可發(fā)生化學反應,A、B、C、D、E表示其相應的化學反應。
請回答下列問題:
(1)反應A、B、C、D、E中屬于氧化還原反應的是_______(填字母)。
(2)根據已學過的知識及這5個反應比較H+、Fe2+、Ag+的氧化性強弱:_________。
(3)用潔凈的燒杯取少量反應A后的溶液,用酒精燈小心加熱至沸騰,發(fā)現(xiàn)可制得一種紅褐色膠體。寫出生成紅褐色膠體的離子方程式:________。在加熱過程中__ (填“有”或“沒有”)電子轉移。
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【題目】下列關于堿金屬單質的描述正確的是( )
A. 堿金屬都可以保存在煤油中
B. 堿金屬與水反應,均浮在水面上
C. 在空氣中加熱均可生成多種氧化物
D. 硬度小、密度小、熔點低
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【題目】碳及其化合物在能源、材料等方面具有廣泛的用途。回答下列問題:
(1)天然氣是目前應用較為廣泛的能源之一,天然氣中除含主要成分甲烷外,還含有乙烷、丙烷等,乙烷的電子式為 。
(2)碳酸和草酸均為二元弱酸,其電離均為分步電離,二者的電離常數(shù)如下表:
H2CO3 | H2C2O4 | |
K1 | 4.2×107 | 5.4×102 |
K2 | 5.6×1011 | 5.4×105 |
①向碳酸鈉溶液中滴加少量草酸溶液所發(fā)生反應的離子方程式為 。
②濃度均為0.1 mol·L1的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液、Na2C2O4溶液、NaHC2O4溶液,其溶液中H+濃度分別記作c1、c2、c3、c4。則四種溶液中H+濃度由大到小的順序為 。
(3)常溫時,C和CO的標準燃燒熱分別為394.0 kJ·mol1、283.0 kJ·mol1,該條件下C轉化為CO的熱化學方程式為 。
(4)氫氣和一氧化碳在一定條件下可合成甲醇,反應如下:
2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH=Q kJ·mol1
①該反應在不同溫度下的化學平衡常數(shù)(K)如下表:
溫度/℃ | 250 | 300 | 350 |
K/L2·mol2 | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
由此可判斷Q (選填“ >”或“<”)0。
②一定溫度下,將6 mol H2和2 mol CO充入體積為2 L的密閉容器中,10 min反應達到平衡狀態(tài),此時測得c(CO)=0.2 mol·L1,該溫度下的平衡常數(shù)K= ,0~10 min內反應速率v(CH3OH)= 。
③在兩個密閉容器中分別都充入20 mol H2和10 mol CO,測得一氧化碳的平衡轉化率隨溫度(T)、壓強(p)的變化如圖所示:
A、B兩點的壓強大小關系:p1 (選填“ >”、“=”或“<”)p2。若A點對應容器的容積為20 L,則B點對應容器的容積為 L。
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【題目】金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點,有望成為新能源汽車和移動設備的電源。該類電池放電的總反應方程式為:4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n。己知:電池的 “理論比能量”指單位質量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是( )
A. 采用多孔電極的目的是提髙電極與電解質溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴散至電極表面
B. 比較Mg、Al、Zn三種金屬一空氣電池,Al -空氣電池的理論比能量最高
C. M-空氣電池放電過程的正極反應式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-=4M(OH)n
D. 在M-空氣電池中,為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質及陽離子交換膜
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【題目】“物質的量”是一個將微觀粒子與宏觀物質聯(lián)系起來的物理量。下列說法不正確的是( )
A. 1 mol NaCl的體積為22.4 L
B. 1 mol H2含有6.02×1023個氫分子
C. 1 mol O2含有2 mol氧原子
D. 標準狀況下,1 mol H2的體積為22.4 L
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【題目】下列說法不正確的是( )
A. 含金屬元素的離子都是陽離子
B. 利用丁達爾現(xiàn)象可以區(qū)分溶液和膠體
C. 某元素從游離態(tài)變?yōu)榛蠎B(tài)時,該元素可能被氧化
D. 同溫同壓下,相同體積的氣體含有相同數(shù)目的分子數(shù)
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【題目】能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱,化學在能源的開發(fā)與利用方面起著十分重要的作用。某學習小組按如下圖所示裝置探究化學能與電能的相互轉化:
(1) 甲池是_____裝置,通入CH4氣體的電極上的反應式為_____。乙池中SO42- 移向_____電極(填“石墨”或“Ag”)
(2) 當甲池消耗標況下33.6LO2時,電解質KOH的物質的量變化_____mol,乙池若要恢復電解前的狀態(tài)則需要加入_____g _____(填物質名稱)。
(3) 丙池中發(fā)生的電解反應的離子方程式為_____。
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