内容发布更新时间 : 2024/12/22 21:58:48星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

在5到7.8之间，杂质离子最少，溶液中锰离子的含量最高；根据图三所示，当溶液中温度为23.9℃左右，MnSO4·H2O的溶液度最大，温度越高，MnSO4·H2O晶体析出越多，趁热过滤得到的产品的产率最高。

28．(15分)甲醇CH3OH)是一种重要的化工原料，工业上有多种方法可制得甲醇成品 (一)以CO、H2和CO2制备甲醇 ①CO2(g)+H2(g) ②CO(g)+2H2 (g) ③CO2(g)+3H2(g)

COg)+H2O(g) ?H1 CH3OH(g) △H2 CH3OH(g)+H2O(g) ?H3

(1)已知：反应①的化学平衡常数K和温度的关系如下表

t/℃ K 700 0.6 800 0.9 830 1.0 1000 1.7 1200 2.6 则下列说法正确的是______ A．反应①正反应是吸热反应

B．一定体积的密闭容器中，压强不再变化时，说明反应①达到平衡状态 C．1100℃时，反应①的K可能为1.5

D．在1000℃时，[c(CO2)·c(H2)]/[c(CO)·c(H2O)]约为0.59 (2)比较△H2_____△H3(填“>”、“＝”或“＜”)

(3)现利用②和③两个反应合成CH3OH，已知CO可使反应的催化剂寿命下降若氢碳比表示为f＝[n(H2)-n(CO2)]/[n(CO)+n(CO2)]，则理论上f＝_____时，原料气的利用率高，但生产中住往采用略高于该值的氯碳比，理由是_________________________________.

(二)以天然气为原料，分为两阶段制备甲醇： (i)制备合成气：CH4(g)+H2Og) (ii)合成甲醇：CO(g)+2H2(g)

CO(g)+3H2(g) ?H1>0 CH3OH(g) ?H2>0

在一定压强下，1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)在三种不同催化剂作用下发生反应(i)，经历相同时间时，CO的物质的量(n)随温度变化的关系如图1

(1)下列说法正确的是_______

A．曲线①中n(CO)随温度变化的原因是正反应为吸热反应，升高温度，平衡向右移动 B．三种催化剂中，催化剂③的催化效果最好，所以能获得最高的产率 C．当温度低于700℃时的曲线上的点可能都没有到达平衡 D．若温度大于700℃时，CO的物质的量保持不变

(2)500℃时，反应(1)在催化剂①的作用下到10mim时达到平衡，请在图2中画出反应(1)在此状态下0至12分钟内反应体系中H2的体积分数?(H2)随时间t变化的总趋势___________________

(三)研究表明，CO也可在酸性条件下通过电化学的方法制备甲醇，原理如图3所示。 (1)产生甲醇的电极反应式为___________________；

(2)甲醇燃料电池应用很广，其工作原理如图4，写出电池工作时的负极反应式：___________。

【答案】(一)(1)AD(2分) (2)＜ (1分)

(3) 2 (1分) 使CO充分反应，避免反应催化剂寿命下降 (2分)

(二)(1)C(3分) (2) (2分)

(三)(1)CO+4H++4 e-= CH3OH(2分) (2)CH3OH+H2O－6e-=CO2+6H+(2分)

【解析】(一)(1)根据表格数据，温度越高，平衡常数越大，说明反应向正反应移动，正反应为吸热，A正确；反应①CO2(g)+H2(g)

COg)+H2O(g)是反应前后气体体积不变的体系，压强不影响平衡移动，

B错误；1000℃时K为1.7，温度越高，平衡常数越大，1100℃时K>1.7，C错误；在1000℃时，[c(CO2)·c(H2)]/[c(CO)·c(H2O)]为K的倒数，约为0.59，D正确；答案为AD。(2)随温度升高K1增大，说明

(3)由①CO(g)+2H2(g) 反应①的正反应为吸热反应，△H1>0，盖斯定律计算得到△H3=△H1+△H2，则△H2<△H3。

CH3OH(g) ②CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)化学方程式可知f =2，原料气的利用率最高，

但生产中往往采用略高于该值的氢碳比，理由：使CO充分反应，避免反应催化剂寿命下降。

(二) (1)曲线①中n(CO)随温度升高而增大，反应逆向进行，正反应为放热，A错；催化剂③的使用时n(CO)变化量少，即CO转化率低，产率也不高，B错；当体系中各物质的物质的量保持不变时，反应平衡，根据图象，曲线上的点在不停地变化，反应没有达到平衡，C正确；温度大于700℃时，CO的物质的量曲线未画出，不一定保持不变，D错误。答案选C。(2)根据图一中CO的物质的量曲线及反应中H2生成和消耗的计量关系，0至12分钟内反应体系中生成物H2的体积分数?(H2)随时间t变化的总趋势为

(三)(1)CO也可在酸性条件下通过电化学的方法制备甲醇，据图3可知，一氧化碳得电子生成甲醇，则(2)据图4可知，产生甲醇的电极反应式为CO+4H++4 e-= CH3OH；正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为：3O2+12H++12e?=6H2O，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为2CH3OH?12e?+2H2O=2CO2↑+12H+，故答案为：CH3OH?6e?+H2O=CO2↑+6H+。

三、选做题(本题共2小题，考生根据要求选择其中一题进行作答)

37．[化学——选修3：物质结构与性质](15分)铁及其化合物在生产生活及科学研究方面应用非常广泛。 (1) Fe2+基态核外电子排布式为 。

(2) Fe(CO)5与NH3在一定条件下可合成一种具有磁性的氮化铁。

①NH3分子中氮原子杂化轨道类型为 ；1molFe(CO)5分子中含有σ键的数目为 。 ②该磁性氮化铁晶胞结构如右图所示，该化合物的化学式为 。

(3) FeCl3可与KSCN、苯酚溶液发生显色反应。

①SCN-与N2O互为等电子体，则SCN-的电子式为 。

②写出FeCl3与苯酚反应生成 [Fe(OC6H5)6]3-的化学方程式： 。

(4)Fe3O4晶体中，O2-的重复排列方式如图所示，该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O2-围成的正四

面体空隙和3、6、7、8、9、12的O2-围成的正八面体空隙。Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中，则Fe3O4晶体中，正四面体空隙数与O2-数之比为______，有_____%的正八面体空隙没有填充阳离子。Fe3O4晶胞中有8个图示结构单元，晶体密度为5.18g/cm3，则该晶胞参数a=_____pm。(写出计算表达式)

【答案】(1) 1s22s22p63s23p63d6(或 [Ar]3d6) (1分) (2) ①sp3(1分) 10mol(1分) ②Fe3N(2分)

(3) ①

②FeCl3+6C6H5OH

(1分)

H3[Fe(OC6H5)6]+3HCl(2分)

×1010(3分)

(4)2∶1(2分) 50%(2分) 【解析】(2) ①NH3的孤电子对数=

5-3=1，价层电子对数为4，则N为sp3杂化；Fe(CO)5的结构式为2，其中三键中有一个σ键，配位键全部为σ键，所以1 mol Fe(CO)5中共有10 mol σ键。

②由晶胞图知，Fe为12×+2×+3=6个，N为2个，所以化合物的化学式为Fe3N。(3) ①SCN-与N2O、CO2互为等电子体，等电子体的结构相似，CO2的结构式为O

C

O，所以SCN-的结构式为[S

C

N]-。

1612②1 mol FeCl3与6 mol 苯酚反应，放出6 mol H+，其中有3 mol H+与3 mol Cl-结合成3 mol HCl，还有3 mol

3-H+与1 mol [Fe(OC6H5)6]结合成1 mol H3[Fe(OC6H5)6]。(4)结构中如1、3、6、7的O2-围成的正四面体空

隙有8个，由图可知晶体结构中O2-离子数目为8×+6×=4，故正四面体空隙数与O2-离子数目之比8：4=2：1；Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中，有50%的正八面体空隙没有填充阳离子。图示结构中O2-离子数目为8×+6×=4，则含有Fe3+和Fe2+的总数为3，晶胞中有8个图示结构单元，1mol晶胞的质量为8×(3×56+4×16)=8×232g，则晶体密度=

18121812

8?232g6.02?1023?a?10?10cm??3=5.18g/cm3，a=38?232×1010。 235.18?6.02?1038．[化学——选修5：有机化学基础](15分)有机物M是有机合成的重要中间体，制备M的一种合成路线如下(部分反应条件和试剂略去)：

已知：①A分子的核磁共振氢谱中有3组峰； ②

③已知(CH3CO)2O的结构为：

(NH2容易被氧化)；

④

请回答下列问题：

RCH2COOH

(1)B的化学名称为__________________________。

(2)C→D的反应类型是_____________，I的结构简式为_________________________。 (3)F→G的化学方程式为__________________________________________。 (4)M不可能发生的反应为_____________(填选项字母)。

a．加成反应 b．氧化反应 c．取代反应 d．消去反应

(5)请写出任意两种满足下列条件的E的同分异构体有________________、________________。 ①能与FeCl3溶液发生显色反应 ②能与NaHCO3反应 ③含有-NH2 (6)参照上述合成路线，以

为原料(无机试剂任选)，设计制备

的合成路线：_______________________________________。

【答案】(1)乙二醛(1分) (2)取代反应(1分) (2分)