【題目】二甲醚又稱甲醚,簡稱DME,熔點(diǎn)-141.5℃,沸點(diǎn)-24.9℃,與石油液化氣(LPG)相似,被譽(yù)為“21世紀(jì)的清潔燃料”。制備原理如下:
Ⅰ.由天然氣催化制備二甲醚:
①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H1
Ⅱ.由合成氣制備二甲醚:
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.7kJ·mol-1
③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3
回答下列問題:
(1)若甲烷和二甲醚的燃燒熱分別是890.3kJ·mol-1、1453.0 kJ·mol-1;1mol液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水要吸收44.0kJ的熱量。反應(yīng)③中的相關(guān)的化學(xué)健鍵能數(shù)據(jù)如表:
化學(xué)鍵 | H-H | C-O | H-O(水) | H-O(醇) | C-H |
E/(kJ mol-1) | 436 | 343 | 465 | 453 | 413 |
則△H1=_________kJ·mol-1 △H3=_________ kJ·mol-1
(2)反應(yīng)③的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為______________。制備原理Ⅰ中,在恒溫、恒容的密閉容器中合成,將氣體按n(CH4):n(O2)=2:1混合,能正確反映反應(yīng)①中CH4的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是_________________。下列能表明反應(yīng)①達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_______________。
a.混合氣體的密度不變
b.反應(yīng)容器中二甲醚的百分含量不變
c.反應(yīng)物的反應(yīng)速率與生成物的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
d.混合氣體的壓強(qiáng)不變
(3)有人模擬制備原理Ⅱ,在500K時(shí)的2L的密閉容器中充入2molCO和6molH2,8min達(dá)到平衡,平衡使CO的轉(zhuǎn)化率為80%,c(CH3OCH3)=0.3mol·L-1,用H2表示反應(yīng)②的速率是__________;可逆反應(yīng)③的平衡常數(shù)K3=_________。若在500K時(shí),測得容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3),此時(shí)反應(yīng)③v(正)___v(逆),說明原因____________________。
【答案】 -283.6kJmol-1 -24kJ·mol-1 M bd 0.2mol/(Lmin) 2.25 > 濃度商Q===1<2.25,反應(yīng)正向進(jìn)行,v(正)> v(逆)
【解析】(1)若甲烷和二甲醚的燃燒熱分別是890.3kJ·mol-1、1453.0 kJ·mol-1;得到甲烷、二甲醚的燃燒熱化學(xué)方程式分別為:④CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) △H4=-890.3kJ·mol-1
⑤CH3OCH3(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) △H5=-1453.0kJ·mol-1
故④×2-⑤=①得到:2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l),且1mol液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水要吸收44.0kJ的熱量,故則△H1=(-890.3×2+1453+44.0) kJ·mol-1=-283.6kJmol-1,根據(jù)所給鍵能,③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) 反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=反應(yīng)熱 故△H3=-24kJ·mol-1;
(2)反應(yīng)③的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K= ,反應(yīng)①是放熱反應(yīng),故溫度升高,平衡逆向移動(dòng),CH4的體積分?jǐn)?shù)隨溫度升高而升高,故能正確反映反應(yīng)①中CH4的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是M;制備原理Ⅰ中,由于是在恒溫、恒容的密閉容器中合成,且反應(yīng)①各物質(zhì)均是氣態(tài),a、混合氣體的密度一直不變,不能說明達(dá)到平衡狀態(tài);b、當(dāng)反應(yīng)容器中二甲醚的百分含量不變時(shí),該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故b正確;c、反應(yīng)物的反應(yīng)速率與生成物的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比在仍何時(shí)候都成立,故c錯(cuò)誤;d、該裝置是恒容容器,混合氣體的壓強(qiáng)不變,說明氣體總物質(zhì)的量不變,且該反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)不等,故d正確;故選bd;
(3)Ⅱ.由合成氣制備二甲醚:
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始時(shí)(mol/L) 1 3 0
轉(zhuǎn)化(mol/L) 0.8 1.6 0.8
平衡時(shí)(mol/L) 0.2 1.4 0.8
③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始時(shí)(mol/L) 0.8 0 0
轉(zhuǎn)化(mol/L) 0.6 0.3 0.3
平衡時(shí)(mol/L) 0.2 0.3 0.3
H2表示反應(yīng)②的速率是c(H2)==0.2mol/(L·min);
可逆反應(yīng)③的平衡常數(shù)K3===2.25;
若在500K時(shí),測得容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3),則說明c(CH3OH)=c(CH3OCH3)c(H2),則此時(shí)Q===1<2.25,故反應(yīng)正向進(jìn)行,v(正)> v(逆)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】水合肼(N2H4·H2O)是一種強(qiáng)還原性的堿性液體,常用作火箭燃料。利用尿素法生產(chǎn)水合肼的原理為CO(NH2)2+2NaOH+NaClO=N2H4·H2O+Na2CO3+NaCl。
實(shí)驗(yàn)1:制備NaClO溶液(己知:3NaClO2NaCl+NaClO3)。
(1)圖甲裝置Ⅰ中燒瓶內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________。
(2)用NaOH固體配制溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的NaOH溶液時(shí),所需玻璃儀器有_______________。
(3)圖甲裝置Ⅱ中用冰水浴控制溫度的目的是________________________。
實(shí)驗(yàn)2:制取水合肼
(4)圖乙中若分液漏斗滴液速度過快,部分N2H4·H2O會(huì)參與A 中反應(yīng)并產(chǎn)生大量氮?dú),降低產(chǎn)品產(chǎn)率,該過程中反應(yīng)生成氮?dú)獾幕瘜W(xué)方程式為__________________。充分反應(yīng)后,蒸餾A中溶液即可得到水合肼的粗產(chǎn)品。
實(shí)驗(yàn)3:測定餾分中水合肼的含量
(5)稱取餾分3.0g,加入適量NaHCO3固體(滴定過程中,調(diào)節(jié)溶液的pH 保持在6.5 左右),加水配成250mL溶液,移出25.00mL置于錐形瓶中,并滴加2~3 滴淀粉溶液。用0.15mol·L-1的碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。(已知:N2H4·H2O+2I2=N2↑+4HI+H2O)
①滴定操作中若不加入適量NaHCO3固體,則測量結(jié)果會(huì)___________“偏大”“ 偏小”“ 無影響”)。
②下列能導(dǎo)致餾分中水合肼的含量測定結(jié)果偏高的是___________(填字母)。
a.錐形瓶清洗干凈后未干燥
b.滴定前,滴定管內(nèi)無氣泡,滴定后有氣泡
c.讀數(shù)時(shí),滴定前平視,滴定后俯視
d.盛標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管水洗后,直接裝標(biāo)準(zhǔn)液
③實(shí)驗(yàn)測得消耗I2溶液的平均值為20.00mL,餾分中水合肼(N2H4·H2O)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】為測定某氟化稀土樣品中氟元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),某化學(xué)興趣小組進(jìn)行如下了實(shí)驗(yàn)。
利用高氯酸(高沸點(diǎn)酸)將樣品中的氟元素轉(zhuǎn)化為氟化氫(低沸點(diǎn)酸)蒸出,再通過滴定測量。
實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
(1)a的作用是____________,儀器d的名稱是________________ 。
(2)檢查裝置氣密性:____________(填操作),關(guān)閉k,微熱c,導(dǎo)管e末端有氣泡冒出;停止加熱,導(dǎo)管e內(nèi)有一段穩(wěn)定的水柱,說明裝置氣密性良好。
(3)c中加入一定體積高氯酸和mg氟化稀土樣品,Z中盛有滴加酚酞的NaOH溶液。加熱b、c,使b中產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)入c。
①下列物質(zhì)可代替高氯酸的是_________(填序號(hào))。
A.硝酸 B.鹽酸 C.硫酸 D.磷酸
②實(shí)驗(yàn)中除有HF氣體外,可能還有少量SiF4(易水解)氣體生成。若有SiF4生成,實(shí)驗(yàn)結(jié)果將__________(填“偏高”“ 偏低”或“不受影響”)。
③若觀察到f中溶液紅色褪去,需要向f中及時(shí)補(bǔ)加NaOH溶液,否則會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低,原因是______________。
(4)向餾出液中加入V1mL c1mol·L-1La(NO3)3溶液,得到LaF3沉淀,再用c2mol·L-1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余La3+(La3+與EDTA按1:1絡(luò)合),消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液V2ml,則氟化稀土樣品中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________。
(5)用樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前,需要用0.084g氟化鈉代替樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn),改變條件(高氯酸用量、反應(yīng)溫度、蒸餾時(shí)間),測量并計(jì)算出氟元素質(zhì)量,重復(fù)多次。該操作的目的是___________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法正確的是( )
A.MgF2晶體中的化學(xué)鍵是共價(jià)鍵
B.某物質(zhì)在熔融態(tài)能導(dǎo)電,則該物質(zhì)中一定含有離子鍵
C.N2和Cl2兩種分子中,每個(gè)原子的最外層都具有8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
D.干冰是分子晶體,其溶于水生成碳酸的過程只需克服分子間作用力
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一個(gè)化學(xué)電池的總反應(yīng)方程式為:Zn+Cu2+═Zn2++Cu,該化學(xué)電池的組成可能為( )
A | B | C | D | |
正極 | Cu | Cu | Zn | Al |
負(fù)極 | Zn | Zn | Cu | Zn |
電解質(zhì)溶液 | H2SO4 | CuSO4 | ZnCl2 | Cu Cl2 |
A.A
B.B
C.C
D.D
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法正確的是( )
A. 為了使嬰兒對(duì)食品有更濃厚的興趣,應(yīng)在嬰兒食品中加入大量的著色劑
B. 為了使火腿腸顏色更鮮紅,可多加入一些亞硝酸鈉
C. 豆腐的制作,涉及到了膠體的性質(zhì)
D. 純凈水不含任何化學(xué)物質(zhì)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知N元素的最低化合價(jià)是 –3價(jià),最高化合價(jià)是+5價(jià),那么下列物質(zhì)中的N元素只具有氧化性的是( )
A.NH3B.N2C.NO2D.HNO3
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法中不正確的是( )
A. 共價(jià)化合物中不可能含有離子鍵
B. 有共價(jià)鍵的化合物,不一定是共價(jià)化合物
C. 離子化合物中可能存在共價(jià)鍵
D. 以極性鍵結(jié)合的分子,肯定是極性分子
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