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1、班级_姓名_组号_日期_周周测 化学四大专题二化学反应原理(一) 2016.12.5-2016.12.61催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H1=-53.7kJmol-1ICO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)H2II某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据:【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇
2、选择性:转化的CO2中生成甲醇的百分比已知:CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJmol-1和-285.8kJmol-1H2O(l)H2O(g)H3=44.0kJmol-1请回答(不考虑温度对H的影响):(1)反应I的平衡常数表达式K=;反应II的H2=kJmol-1。(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有。A使用催化剂Cat.1 B使用催化剂Cat.2 C降低反应温度D投料比不变,增加反应物的浓度 E增大CO2和H2的初始投料比(3)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是。(4)在图中分别画出反应I在无催化剂、
3、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程能量”示意图。(5)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在极,该电极反应式是。【答案】(1) +41.2(2)CD(3)表中数据表明此时反应未达到平衡,不同的催化剂对反应的催化能力不同,因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。(4)(5)阴 CO2+6H+6e=CH3OH+H2O【解析】试题分析:(1)根据平衡常数的公式,生成物的浓度幂之积与反应物浓度的幂之积的比值,书写平衡常数为。已知热化学方程式:a:CO(g)+O2(g)=CO2(g)H= -283.0kJmol-1 b:H2(g)+O2(g)=H2O (l)H=
4、-285.8kJmol-1 c: H2O(l) H2O(g) H3=44.0kJmol-1根据盖斯定律分析,b-a+c即可得热化学方程式为:CO2(g)+ H2(g) CO(g)+H2O(g)H2=-285.8+283.0+44=+41.2 kJmol-1。(2)反应中A、使用催化剂,平衡不移动,不能提高转化率,错误;B、使用催化剂,平衡不移动,不能提高转化率,错误;C、降低反应温度,平衡正向移动,提高二氧化碳的转化率,正确;D、投料比不变,增加反应的浓度,平衡正向移动,提高二氧化碳的转化率,正确;E、增大二氧化碳和氢气的初始投料比,能提高氢气的转化率,二氧化碳的会降低,故错误。故选CD。(3
5、)从表格数据分析,在相同的温度下,不同的催化剂,相同的反应时间内,其二氧化碳的转化率也不同,说明不同的催化剂的催化能力不同;相同催化剂不同的温度,二氧化碳的转化率不同,且温度高的转化率大,因为正反应为放热反应,说明表中数据是未到平衡数据。所以答案为:表中数据表明此时反应未达到平衡,不同的催化剂对反应的催化能力不同,因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。(4)从表中数据分析,在催化剂Cat.2的作用下,甲醇的选择性更大,说明催化剂Cat.2对反应的催化效果更好,催化剂能降低反应的活化能,说明使用催化剂Cat.2的反应过程中活化能更低,故图为:(5)二氧化碳变甲醇,碳元素的化合价降低,得到电子,说明其
6、在阴极反应,其电极反应为: CO2+6H+6e-=CH3OH+H2O【考点定位】平衡常数,盖斯定律,平衡移动原理,催化剂的作用,电解池的工作原理和电极反应的书写。【名师点睛】掌握盖斯定律是分析和计算反应热常用的工具。根据化学方程式的加减确定反应热的加减,同时注意反应热的正负号。掌握平衡移动原理,注意只有浓度、温度和压强影响平衡,注意催化剂的使用只能改变反应速率,影响到达平衡的时间,但不影响平衡进行的程度。当增大一种反应物的浓度时,平衡正向移动,另一种反应物的转化率会提高,但本身转化率会降低。本题考查了平衡常数和盖斯定律,平衡移动的影响因素,和催化剂对反应的影响等知识,综合性较强。化学实验(二)
7、 2016.12.7-2016.12.817(11分)工业上,向500600的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁;向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行试验。回答下列问题: (1)制取无水氯化铁的实验中,A中反应的化学方程式为 ,装置B中加入的试剂是 。 (2)制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取 。尾气的成分是 。若仍用D的装置进行尾气处理,存在的问题是 、 。 (3)若操作不当,制得的FeCl2 会含有少量FeCl3 ,检验FeCl3常用的试剂是 。欲制得纯净的FeCl2 ,在实验操作中应先 ,再 。工艺流程(三) 2016.12.9-2016.12.10
8、1.铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下:以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下:回答下列问题:(1)写出反应1的化学方程式:_。(2)滤液中加入CaO生成的沉淀是_,反应2的离子方程式为_。(3)E可作为建筑材料,化合物C是_,写出由D制备冰晶石的化学方程式_。(4)电解制铝的化学方程式是_,以石墨为电极,阳极产生的混合气体的成分是_。解析本题主要考查硅、铝及其化合物的性质等,意在考查考生的分析推理能力。(1)因为铝土矿的主要成分为二氧化硅、氧化铝,前者与
9、NaOH反应生成硅酸钠,后者与NaOH反应生成偏铝酸钠(NaAlO2)。(2)CaO与水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙电离出的Ca2与SiO反应生成CaSiO3;反应2为偏铝酸钠与CO2反应生成氢氧化铝。(3)浓硫酸与萤石反应生成HF和硫酸钙,故C为浓硫酸,D为HF,E为硫酸钙;结合制备冰晶石的反应物HF、碳酸钠和氢氧化铝及生成物Na3AlF6,由元素守恒可知该反应的生成物中还有二氧化碳和水。(4)工业上通过电解熔融的氧化铝可制得单质铝,并有氧气生成;阳极生成物氧气可与石墨反应,生成碳的氧化物。答案(1)2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O、2NaOHAl2O3=2NaAlO2H2O(2)CaSiO32AlOCO23H2O=2Al(OH)3CO(3)浓H2SO412HF3Na2CO32Al(OH)3=2Na3AlF63CO29H2O(4)2Al2O34Al3O2O2、CO2(CO)有机推断(四)2016.12.1126(10分)化合物X是一种有机合成中间体,Z是常见的高分子化合物,某研究小组采用如下路线合成X和Z。已知:化合物A的结构中有2个甲基RCOOR+RCH2COOR 请回答:(1)写出化合物E的结构简式_,F中官能团的名称是_。(2)YZ的化学方程式是_。(3)GX的化学方程式是_,反应类型是_。(4)若C中混有B,请用化学方法检验B的存在(要求写出操作、现象和结论)_。
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