Question

17．?dāng)?shù)十年來，化學(xué)工作者對碳的氧化物和氫化物做了廣泛深入的研究并取得了一些重要成果．
已知：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393kJ•mol^-1
2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-484kJ•mol^-1
（1）工業(yè)上常采用將水蒸氣噴到灼熱的炭層上實現(xiàn)煤的氣化（制得CO、H₂），該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是C（s）+H₂O（g）═CO （g）+H₂（g）△H=+132 kJ•mol^-1．
（2）上述煤氣化過程中需向炭層交替噴入空氣和水蒸氣，噴入空氣的目的是讓部分炭燃燒，提供炭與水蒸氣反應(yīng)所需要的熱量；該氣化氣可在加熱和催化劑下合成液體燃料甲醇，該反應(yīng)方程式為CO+2H₂CH₃OH．
（3）電子工業(yè)中使用的一氧化碳常以甲醇為原料通過脫氫、分解兩步反應(yīng)得到．
第一步：2CH₃OH（g）═HCOOCH₃（g）+2H₂（g）△H＞0
第二步：HCOOCH₃（g）═CH₃OH（g）+CO（g）△H＞0
①第一步反應(yīng)的機理可以用圖1表示：圖中中間產(chǎn)物X的結(jié)構(gòu)簡式為HCHO．
②以甲醇制一氧化碳的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)（填“吸熱”、“放熱”）．
（4）天然氣可重整生產(chǎn)化工原料，最近科學(xué)家們利用天然氣無氧催化重整獲得芳香烴X．由質(zhì)譜分析得X的相對分子質(zhì)量為106，其核磁共振氫譜如圖2，則X的結(jié)構(gòu)簡式為．
（5）C₂H₄可用于煙氣脫硝．為研究溫度、催化劑中Cu²⁺負(fù)載量對其NO去除率的影響，控制其他條件一定，實驗結(jié)果如3圖所示．為達到最高的NO去除率，應(yīng)選擇的反應(yīng)溫度和Cu²⁺負(fù)載量分別是350℃左右、3%．

Answer 1

分析 （1）水蒸氣噴到灼熱的炭層上實現(xiàn)煤的氣化（制得CO、H₂）即反應(yīng)方程式為C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g），再根據(jù)蓋斯定律進行計算；
（2）根據(jù)（1）煤和水蒸氣的反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣要吸熱，故噴入空氣的目的是讓部分炭燃燒，提供炭與水蒸氣反應(yīng)所需要的熱量；一氧化碳和氫氣，在一定條件下合成甲醇，據(jù)此書寫方程式；
（3）①依據(jù)分解反應(yīng)過程和反應(yīng)機理圖示分析判斷，中間產(chǎn)物為甲醛；
②據(jù)△H＞0吸熱，△H＜0為放熱分析；
（4）芳香烴X的相對分子質(zhì)量為l06，設(shè)其分子式為C_xH_y，由$\frac{106}{12}$=8…10=8…10，可知分子式為C₈H₁₀，分子中含有一個苯環(huán)，為苯的同系物，核磁共振氫譜中有2個峰，可知分子中含有2種環(huán)境的H，應(yīng)含有2個甲基且處于對位位置；
（5）脫硝率高，負(fù)載率低，適宜的溫度；

解答 解：（1）已知：①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393kJ•mol^-1
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ•mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-484kJ•mol^-1
將（①×2-②-③）×$\frac{1}{2}$得到反應(yīng)C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g），則△H═（-393kJ•mol^-1×2+566kJ•mol^-1+484kJ•mol^-1）×$\frac{1}{2}$=+132 kJ•mol^-1
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g）△H=+132 kJ•mol^-1
（2）根據(jù)（1）煤和水蒸氣的反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣要吸熱，故噴入空氣的目的是讓部分炭燃燒，提供炭與水蒸氣反應(yīng)所需要的熱量，
一氧化碳和氫氣在一定條件下合成甲醇的原理為：CO+2H₂CH₃OH，故答案為：讓部分炭燃燒，提供炭與水蒸氣反應(yīng)所需要的熱量；CO+2H₂CH₃OH
（3）①依據(jù)圖示和分解反應(yīng)過程，結(jié)合原子守恒可知，甲醇去氫后得到的是甲醛，化學(xué)式為HCHO，
故答案為：HCHO
②∵第一步：2CH₃OH（g）═HCOOCH₃（g）+2H₂（g）△H＞0
第二步：HCOOCH₃（g）═CH₃OH（g）+CO（g）△H＞0
∴第一步+第二步得：CH₃OH（g）═2H₂（g）+CO（g）△H＞0，故反應(yīng)吸熱，
故答案為：吸熱
（4）芳香烴X的相對分子質(zhì)量為l06，設(shè)其分子式為C_xH_y，由$\frac{106}{12}$=8…10=8…10，可知分子式為C₈H₁₀，分子中含有一個苯環(huán)，為苯的同系物，核磁共振氫譜中有2個峰，可知分子中含有2種環(huán)境的H，應(yīng)含有2個甲基且處于對位位置，則X的結(jié)構(gòu)簡式為，
故答案為：
（5）滿足脫硝率高，負(fù)載率低，適宜的溫度，由圖可知，適合條件為350℃左右，3%，
故答案為：350℃左右、3%

點評 本題主要考查了蓋斯定律的應(yīng)用、電極方程式及其化學(xué)方程式的書寫、根據(jù)圖象對平衡移動的判斷等，重在培養(yǎng)學(xué)生能夠利用化學(xué)知識提取題干的信息進行答題的能力，綜合性強，難度較大．