(2016·甘肃省天水一中一模)(15分)甲醇合成反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。工业上用天然气为原料,分为两阶段:Ⅰ.制备合成气:用天然气和水制取原料气的方程式为__________________。原料气中常添加CO2以解决合成气中H2过量CO不足的问题,请用方程式解释原因:__________________。为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为________。Ⅱ.合成甲醇:(1)反应过程中物质能量变化如图所示。写出合成甲醇的热化学方程式:__________________。实验室在1 L密闭容器中进行模拟合成实验。将1 mol CO和2 mol H2通入容器中,分别恒温在300 ℃和500℃进行反应,每隔一定时间测得容器中甲醇的浓度如下:能量E-|||-dfrac (1molC(g)+1molO(g)+4molH(g))(erasure )-|||-l-|||-Delta E=akJ l-|||-l-|||-l l Delta E=bkJ-|||-1 mol CO(g)+-|||-2 mol H2(g) l-|||-- - -- - - --|||-1 mol CH3O H(g)10 min20 min30 min40 min50 min60 min300 ℃0.400.600.750.840.900.90500 ℃0.600.750.780.800.800.80(2)在300 ℃反应开始10分钟内,H2的平均反应速率为__________________。(3)500 ℃平衡常数K=________。(4)在另一体积不变的容器中,充入1.2 mol CO和2.0 mol H2,一定条件下达到平衡,测得容器内压强为起始的一半。计算该条件下H2转化率为________。解析:本题考查热化学方程式的书写、化学反应速率的计算、平衡常数、转化率等知识。Ⅰ.甲烷与水反应生成CO、H2,CO2与H2反应可生成水、CO。由CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)可知,理论上一氧化碳与氢气按n(CO)∶n(H2)=1∶2进行反应,由反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)可知1 mol甲烷生成1 mol CO与3 mol H2,H2过量1 mol,过量的氢气与二氧化碳反应,根据反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知1 mol H2需能量E-|||-dfrac (1molC(g)+1molO(g)+4molH(g))(erasure )-|||-l-|||-Delta E=akJ l-|||-l-|||-l l Delta E=bkJ-|||-1 mol CO(g)+-|||-2 mol H2(g) l-|||-- - -- - - --|||-1 mol CH3O H(g)mol二氧化碳,所以理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为1 mol∶能量E-|||-dfrac (1molC(g)+1molO(g)+4molH(g))(erasure )-|||-l-|||-Delta E=akJ l-|||-l-|||-l l Delta E=bkJ-|||-1 mol CO(g)+-|||-2 mol H2(g) l-|||-- - -- - - --|||-1 mol CH3O H(g)mol=3∶1。Ⅱ.(1)由反应过程中物质能量变化图可知,1 mol CO(g)与2 mol H2(g)完全反应生成1 mol CH3OH(g)放出热量为(b-a)kJ,所以合成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-(b-a)kJ/mol;(2)由表可知10 min内,甲醇的浓度变化为0.40 mol/L,所以v(CH3OH)=能量E-|||-dfrac (1molC(g)+1molO(g)+4molH(g))(erasure )-|||-l-|||-Delta E=akJ l-|||-l-|||-l l Delta E=bkJ-|||-1 mol CO(g)+-|||-2 mol H2(g) l-|||-- - -- - - --|||-1 mol CH3O H(g)=0.40 mol/(L·min),速率之比等于化学计量数之比,所以v(H2)=2v(CH3OH)=2×0.040 mol/(L·min)=0.080 mol/(L·min);(3)由表可知500℃,反应40 min时,反应达平衡状态,甲醇的平衡浓度为0.80 mol/L,CO的起始浓度为1 mol/L、H2的起始浓度为2 mol/L,所以:(5)NaOH 碱石灰(6)0.729.(2016·湖南省郴州市第三次质检)(14分)溴化钙是一种溴化物,用于石油钻井,也用于制造溴化铵及光敏纸、灭火剂、制冷剂等。制备CaBr2·2H2O的主要流程如图所示:能量E-|||-dfrac (1molC(g)+1molO(g)+4molH(g))(erasure )-|||-l-|||-Delta E=akJ l-|||-l-|||-l l Delta E=bkJ-|||-1 mol CO(g)+-|||-2 mol H2(g) l-|||-- - -- - - --|||-1 mol CH3O H(g)(1)与液溴的反应温度不能超过40℃的原因是__________________。(2)滤渣的成分可能是__________________。(3)试剂M是__________________,加入M的目的是__________________。(4)操作Ⅱ的步骤为蒸发浓缩、__________________、洗涤、干燥。(5)将氨气通入石灰乳,加入溴,于65℃进行反应也可制得溴化钙,此反应中还会生成一种无色气体,写出反应的化学方程式:__________________。(6)制得的CaBr2·2H2O可以通过以下方法测定纯度:称取5.00 g样品溶于水,滴入足量Na2CO3溶液,充分反应后过滤,将滤渣洗涤、烘干、冷却、称量。得到2.00 g固体,则CaBr2·2H2O的质量分数为________。解析:本题考查物质的分离和提纯的方法及基本实验操作。铁与溴单质反应生成溴化亚铁,加过量的氢氧化钙,生成氢氧化亚铁沉淀,易被氧化成氢氧化铁,过滤后滤液中主要是溴化钙及氢氧化钙,在滤液中加氢溴酸中和多余的氢氧化钙,然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到晶体。(1)溴单质受热易挥发;(6)设样品中CaBr2·2H2O的质量为x g,CaBr2·2H2O~Na2CO3~CaCO3236 100x g 2.00 gx=能量E-|||-dfrac (1molC(g)+1molO(g)+4molH(g))(erasure )-|||-l-|||-Delta E=akJ l-|||-l-|||-l l Delta E=bkJ-|||-1 mol CO(g)+-|||-2 mol H2(g) l-|||-- - -- - - --|||-1 mol CH3O H(g)g=4.72 g,则CaBr2·2H2O的质量分数为能量E-|||-dfrac (1molC(g)+1molO(g)+4molH(g))(erasure )-|||-l-|||-Delta E=akJ l-|||-l-|||-l l Delta E=bkJ-|||-1 mol CO(g)+-|||-2 mol H2(g) l-|||-- - -- - - --|||-1 mol CH3O H(g)×100%=94.4%。

(2016·甘肃省天水一中一模)(15分)甲醇合成反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。工业上用天然气为原料,分为两阶段:

Ⅰ.制备合成气:用天然气和水制取原料气的方程式为__________________。原料气中常添加CO2以解决合成气中H2过量CO不足的问题,请用方程式解释原因:__________________。为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为________。

Ⅱ.合成甲醇:(1)反应过程中物质能量变化如图所示。写出合成甲醇的热化学方程式:__________________。实验室在1 L密闭容器中进行模拟合成实验。将1 mol CO和2 mol H2通入容器中,分别恒温在300 ℃和500℃进行反应,每隔一定时间测得容器中甲醇的浓度如下:

	10 min	20 min	30 min	40 min	50 min	60 min
300 ℃	0.40	0.60	0.75	0.84	0.90	0.90
500 ℃	0.60	0.75	0.78	0.80	0.80	0.80

(2)在300 ℃反应开始10分钟内,H2的平均反应速率为__________________。

(3)500 ℃平衡常数K=________。

(4)在另一体积不变的容器中,充入1.2 mol CO和2.0 mol H2,一定条件下达到平衡,测得容器内压强为起始的一半。计算该条件下H2转化率为________。

解析:本题考查热化学方程式的书写、化学反应速率的计算、平衡常数、转化率等知识。Ⅰ.甲烷与水反应生成CO、H2,CO2与H2反应可生成水、CO。由CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)可知,理论上一氧化碳与氢气按n(CO)∶n(H2)=1∶2进行反应,由反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)可知1 mol甲烷生成1 mol CO与3 mol H2,H2过量1 mol,过量的氢气与二氧化碳反应,根据反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知1 mol H2需mol二氧化碳,所以理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为1 mol∶mol=3∶1。Ⅱ.(1)由反应过程中物质能量变化图可知,1 mol CO(g)与2 mol H2(g)完全反应生成1 mol CH3OH(g)放出热量为(b-a)kJ,所以合成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-(b-a)kJ/mol;(2)由表可知10 min内,甲醇的浓度变化为0.40 mol/L,所以v(CH3OH)==0.40 mol/(L·min),速率之比等于化学计量数之比,所以v(H2)=2v(CH3OH)=2×0.040 mol/(L·min)=0.080 mol/(L·min);(3)由表可知500℃,反应40 min时,反应达平衡状态,甲醇的平衡浓度为0.80 mol/L,CO的起始浓度为1 mol/L、H2的起始浓度为2 mol/L,所以:

(5)NaOH 碱石灰

(6)0.72

9.(2016·湖南省郴州市第三次质检)(14分)溴化钙是一种溴化物,用于石油钻井,也用于制造溴化铵及光敏纸、灭火剂、制冷剂等。制备CaBr2·2H2O的主要流程如图所示:

(1)与液溴的反应温度不能超过40℃的原因是__________________。

(2)滤渣的成分可能是__________________。

(3)试剂M是__________________,加入M的目的是__________________。

(4)操作Ⅱ的步骤为蒸发浓缩、__________________、洗涤、干燥。

(5)将氨气通入石灰乳,加入溴,于65℃进行反应也可制得溴化钙,此反应中还会生成一种无色气体,写出反应的化学方程式:__________________。

(6)制得的CaBr2·2H2O可以通过以下方法测定纯度:称取5.00 g样品溶于水,滴入足量Na2CO3溶液,充分反应后过滤,将滤渣洗涤、烘干、冷却、称量。得到2.00 g固体,则CaBr2·2H2O的质量分数为________。

解析:本题考查物质的分离和提纯的方法及基本实验操作。铁与溴单质反应生成溴化亚铁,加过量的氢氧化钙,生成氢氧化亚铁沉淀,易被氧化成氢氧化铁,过滤后滤液中主要是溴化钙及氢氧化钙,在滤液中加氢溴酸中和多余的氢氧化钙,然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到晶体。(1)溴单质受热易挥发;(6)设样品中CaBr2·2H2O的质量为x g,

CaBr2·2H2O~Na2CO3~CaCO3

236 100

x g 2.00 g

x=g=4.72 g,则CaBr2·2H2O的质量分数为×100%=94.4%。