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2016-02-05
6.在2L的密闭容器中进行如下反应:CO(g)+H2O(g)⇌TCO2(g)+H2(g),有如下数据:
实验 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol CO H2O CO2 H2 CO2 1 650 2.0 1.0 0 0 0.8 2 800 2.0 2.0 0 0 1.0 下列说法正确的是( )
A.正反应为吸热反应
B.实验1中,CO的转化率为80%
C.650℃时,化学平衡常数K=
D.实验1再加入1.0 mol H2O,重新达到平衡时,n(CO2)为1.6 mol
【考点】化学平衡的计算;吸热反应和放热反应.
【分析】A.利用三段式,计算出两个温度下的平衡常数,再根据平衡常数的大小可判断出该反应是放热反应还是吸热反应;
B.转化率=;
C.根据根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积进行计算;
D.根据650℃时的平衡常数进行计算.
【解答】解:A.在650℃时 CO(g )+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),
起始(mol) 2.0 1.0 0 0
转化(mol) 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡(mol) 1.2 0.2 0.8 0.8
平衡常数K===,
在800℃时 CO(g )+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),
起始(mol) 2.0 2.0 0 0
转化(mol) 1.0 1.0 1.0 1.0
平衡(mol) 1.0 1.0 1.0 1.0
平衡常数K==1,
由此可知在650℃时平衡常数大于800℃的平衡常数,即升高温度平衡逆向移动,故该反应的正反应为放热反应,故A错误;
B.在650℃时 CO(g )+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),
起始(mol) 2.0 1.0 0 0
转化(mol) 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡(mol) 1.2 0.2 0.8 0.8
CO的转化率=×100%=40%,故B错误;
C.由A中的计算可知,650℃时,化学平衡常数K=,故C正确;
D.设平衡时n(CO2)为x,则
CO(g )+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),
起始(mol) 2.0 2.0 0 0
转化(mol) x x x x
平衡(mol) 2﹣x 2﹣x x x
平衡常数K==,解得x≠1.6,故D错误;
故选C.
【点评】本题主要考查平衡常数和转化率的计算,及根据平衡常数对反应作判断,中等难度.要注意温度对平衡常数的影响.
二、填空题(共64分)
7.(14分)短周期元素A、B、C、D、E,A为原子半径最小的元素,A、D同主族,D、E同周期,C、E同主族且E的原子序数为C的原子序数的2倍,B为组成物质种类最多的元素.
(1)E离子的原子结构示意图.
(2)分别由A、C、D、E四种元素组成的两种盐可相互反应得到气体,写出这个反应的离子方程式H++HSO3﹣=H2O+SO2↑.
(3)由A、B、C三种元素组成的物质X,式量为46,在一定条件下与C、D两种元素的单质均可反应.写出X与C单质在红热的铜丝存在时反应的化学方程式2C2H5OH+O22CH3CHO+2H2O.
(4)A、C、D三种元素组成的化合物Y中含有的化学键为共价键、离子键,B的最高价氧化物与等物质的量的Y溶液反应后,溶液显碱(“酸”、“碱”或“中”)性,原因是:反应后所得溶液为NaHCO3,HCO3﹣发生水解和电离:HCO3﹣+H2O⇌H2CO3+OH﹣,HCO3﹣⇌CO32﹣+H+,水解大于电离,所以溶液显碱性.
(5)A的气体单质和C的气体单质可发生反应,在“神舟六号”飞船上使用了根据这反应设计的燃料电池,电解质溶液为KOH溶液,电池负极反应为2H2+4OH﹣﹣4e﹣=2H2O.使用这种电池的优点为电池效率高,反应产物可综合利用,不产生污染.
【考点】位置结构性质的相互关系应用.
【专题】元素周期律与元素周期表专题.
【分析】短周期元素A、B、C、D、E,A为原子半径最小的元素,则A为H元素;A、D同主族,D的原子序数比A至少大3,故D为Na;D、E同周期,即处于第三周期,C、E同主族且E的原子序数为C的原子序数的2倍,可推知C为O元素、E为S元素;B为组成物质种类最多的元素,则B为碳元素,
(1)S2﹣离子核外电子数为18,有3个电子层,各层电子数为2、8、8;
(2)四种元素分别为H、O、Na、S,所形成的两种盐为NaHSO3和NaHSO4,二者反应生成硫酸钠与SO2、水;
(3)X是C2H5OH,和O2在有催化剂条件下反应生成乙醛与水;
(4)Y是NaOH,含有共价键和离子键,和CO2等物质的量反应后产物为NaHCO3,溶液中HCO3﹣发生水解和电离:HCO3﹣+H2O⇌H2CO3+OH﹣,HCO3﹣⇌CO32﹣+H+,水解大于电离,所以溶液显碱性;
(5)氢氧燃料电池,负极上H2在碱性条件下失电子,产物是水;氢氧燃料电池效率高,反应产物可综合利用,不产生污染.
【解答】解:短周期元素A、B、C、D、E,A为原子半径最小的元素,则A为H元素;A、D同主族,D的原子序数比A至少大3,故D为Na;D、E同周期,即处于第三周期,C、E同主族且E的原子序数为C的原子序数的2倍,可推知C为O元素、E为S元素;B为组成物质种类最多的元素,则B为碳元素,
(1)S2﹣离子核外电子数为18,有3个电子层,各层电子数为2、8、8,结构示意图为:,
故答案为:;
(2)四种元素分别为H、O、Na、S,所形成的两种盐为NaHSO3和NaHSO4,二者反应生成硫酸钠与SO2、水,反应离子方程式为:H++HSO3﹣=H2O+SO2↑,
故答案为:H++HSO3﹣=H2O+SO2↑;
(3)X是C2H5OH,和O2在有催化剂条件下反应生成乙醛与水,化学反应方程式为:2C2H5OH+O22CH3CHO+2H2O,
故答案为:2C2H5OH+O22CH3CHO+2H2O;
(4)Y是NaOH,含有共价键和离子键,和CO2等物质的量反应后产物为NaHCO3,溶液中HCO3﹣发生水解和电离:HCO3﹣+H2O⇌H2CO3+OH﹣,HCO3﹣⇌CO32﹣+H+,水解大于电离,所以溶液显碱性,
故答案为:共价键、离子键;碱性;反应后所得溶液为NaHCO3,HCO3﹣发生水解和电离:HCO3﹣+H2O⇌H2CO3+OH﹣,HCO3﹣⇌CO32﹣+H+,水解大于电离,所以溶液显碱性;
(5)氢氧燃料电池,负极上H2在碱性条件下失电子,产物是水,负极电极反应式为:2H2+4OH﹣﹣4e﹣=2H2O;氢氧燃料电池效率高,反应产物可综合利用,不产生污染,
故答案为:2H2+4OH﹣﹣4e﹣=2H2O;电池效率高,反应产物可综合利用,不产生污染.
【点评】本题考查结构性质位置关系应用,推断元素是解题关键,侧重对化学用语的考查,需要学生熟练掌握基础知识,难度不大.
8.(18分)亚克力的分子式是(C5H8O2)n.某同学从提供的原料库中选择一种原料X,设计合成高分子亚克力的路线如图所示:
原料库:a.CH2=CHCH3 b.CH2=CHCH2CH3 c.CH2=C(CH3)2 d.CH3CH(CH3)2
①,不易被氧化成羧酸
②不易被氧化成醛或酮
③(R、R′、R″均代表烃基 )
请回答:
(1)原料X是2﹣甲基丙烯(填所选物质的名称);高聚物F的结构简式为;
(2)②的反应条件是NaOH水溶液、加热;③的反应类型是氧化反应;⑧的反应类型是加聚反应;
(3)D中含有的官能团为羧基和羟基;
(4)反应④的化学方程式为(CH3)2C(OH)CHO+2Ag(NH3)2OH→(CH3)2C(OH)COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O;
(5)⑦的化学方程式是;
(6)C有多种同分异构体,其中能发生银镜反应且能发生水解反应的共有2种;
(7)某同学以丙烯为原料设计了合成中间体D的路线:,得到D的同时也得到了另一种有机副产物M,则M可能的结构简式是CH3CH2CH(OH)COOH.
【考点】有机物的推断.
【专题】有机物的化学性质及推断.
【分析】由E→F可确定E中含有﹣COOH,由F→(C5H8O2)n可知E、F中含有C=C官能团,且E的分子式为C4H6O2,应为不饱和酸,则E应为,结合信息可知反应流程应为,结合有机物的结构和性质解答该题,以丙烯为原料设计了合成中间体D的路线,丙烯先与HBr反应制得溴丙烷,溴丙烷水解生成丙醇,再与HCN反应后水解,最终会生成2﹣羟基﹣丁酸.
【解答】解:(1)由E→F可确定E中含有﹣COOH,由F→(C5H8O2)n可知E、F中含有C=C官能团,且E的分子式为C4H6O2,应为不饱和酸,则E应为,则X为CH2=C(CH3)2,为2﹣甲基丙烯,E应为,加聚反应生成高聚物F为,
故答案为:2﹣甲基丙烯;;
(2)由以上图示可知,②的反应条件是NaOH水溶液,加热;反应③为氧化反应,观察E、F可知,由于反应没有脱去小分子,分子组成上没有变化,反应⑧应为加聚反应,故答案为:NaOH水溶液、加热;氧化反应;加聚反应;
(3)由E→F可确定E中含有﹣COOH,由F→(C5H8O2)n可知E、F中含有C=C官能团,且E的分子式为C4H6O2,应为不饱和酸,则E应为,D发生消去反应生成E,则D为,含有羧基和羟基,故答案为:羧基和羟基;
(4)D为,C发生氧化反应生成C,则C为(CH3)2C(OH)CHO,被2Ag(NH3)2OH氧化的反应方程式为)(CH3)2C(OH)CHO+2Ag(NH3)2OH→(CH3)2C(OH)COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O,
故答案为:(CH3)2C(OH)CHO+2Ag(NH3)2OH→(CH3)2C(OH)COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O;
(5)反应⑦为和甲醇发生酯化反应,方程式为,
故答案为:;
(6)C为(CH3)2C(OH)CHO,其同分异构体能发生银镜反应且能发生水解反应,说明是甲酸丙酯,丙基有2种,所以其同分异构体有2种,故答案为:2;
(7)以丙烯为原料设计了合成中间体D可能发生的副反应为,得到的副产品为CH3CH2CH(OH)COOH,故答案为:CH3CH2CH(OH)COOH.
【点评】本题考查有机物的合成,题目难度较大,注意根据题给信息梳理合成流程为解答该题的关键,易错点为(7),注意把握有机物的结构和性质.
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