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【题目】利用天然气热裂解制取乙炔和氢气近年来成为各国研究的热点,发生的主要反应为:2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) △H=a kJmol-1,副反应:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) 回答下列问题:

(1)天然气热裂解过程使用的催化剂中含有SiO2、Al2O3等多种难被还原的氧化物,写出SiO2的另外两种用途:_______________________,写出Al2O3与苛性钾溶液反应的离子方程式___________________;

(2)已知甲烷的燃烧热△H=-890.3kJmol-1,乙炔的燃烧热△H=-1299.6kJmol-1,氢气的燃烧热△H=-285.8kJmol-1,则上式中的a=___________;

(3)天然气经重整催化作用生成氢气,氢气在下图所示的燃料电池中放电(以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质),写出燃料极上发生的电极反应式_______________________________;

(4)某温度下,向1L恒容密闭容器中充入0.3mol甲烷,控制条件使其只发生上述副反应,达到平衡时,测得c(C2H4)=c(CH4),则该条件下甲烷的平衡转化率为__________;

(5)天然气裂解过程中,平衡时各气体分压(单位为Pa)的对数(δ)与温度(T)之间的关系如下图:

①副反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) 的△H__________(填“>”或“<”)0;

②利用图中数据计算A点温度下主要反应2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)的平衡常数__________(利用平衡分压代替平衡浓度计算,)。

【答案】(1)制玻璃、光纤(合理即可 ) Al2O3+2OH- =2AlO2- +H2O (2)+376.4

(3)H2 -2e-+ CO32- =H2O+CO2 (4)66.7% (5)① > ② 5×104Pa2

【解析】

试题分析:(1)SiO2可用来制玻璃及光学纤维等,Al2O3是两性氧化物,能溶解于KOH,发生反应的离子方程式为Al2O3+2OH- =2AlO2- +H2O;

(2)已知:①CH4(g)+2O2 (g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJmol-1 ;

②C2H2(g)+2.5O2(g)=2CO2 (g)+H2O(l)△H2=-1299.6kJ/mol;

③2H2 (g)+O2(g)=2H2O(l)△H3=-571.6kJ/mol;

将①×4-②-③×可得:

2CH4(g)=C2H2(g)+3H2 (g)△H=(-890.3kJmol-1 )×4-(-1299.6kJmol-1)-(-571.6kJmol-1)×=+376.4kJ/mol;

(3)通入甲烷的一极为原电池的负极,发生氧化反应,根据图示信息知道负极电极反应式为:H2-2e-+CO32-=CO2+H2O;

(4)设CH4的转化浓度为Xmol/L,可知:

2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g)

初始浓度:0.3mol/L 0 0

浓度变化:Xmol/L Xmol/L

平衡浓度:(0.3-X)mol/L Xmol/L

根据c(C2H4)=c(CH4)可知:0.3-X=

解得X=0.2mol/L;

故CH4的平衡转化率=×100%=66.7%;

(5)①反应2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g)为分解反应,而分解反应绝大多数为吸热反应,故此反应为吸热反应;

②结合图像,根据此反应的平衡常数表达式,将气体的平衡浓度换为平衡分压,即K===5×104。

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(3)(苯胺,易被氧化)

请根据本题所给信息与所学知识回答下列问题:

(1)X的分子式为______________。

(2)中官能团的名称为____________________;

(3)反应③的反应类型是___________;已知A为一氯代物,则E的结构简式是____________;

(4)反应④的化学方程式为_______________________;

(5)阿司匹林有多种同分异构体,满足下列条件的同分异构体有________种:①含有苯环;②既不能发生水解反应,也不能发生银镜反应;③1mol该有机物能与2molNaHCO3完全反应。

(6)请写出以A为原料制备的合成路线流程图 (无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:

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(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。

①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是_____。

②在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为_ _,提供孤电子对的成键原子是__ ___。

③氨的沸点_____(“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是____ ;氨是____ _分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类型为____。

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(4)后来有一位同学提出,钠的氧化产物也可能是Na2O,因此要最终确定钠的氧化产物是何种物质,还需要检验C中残留的固体是否含有Na2O,为此,他认为应较长时间通入CO2以确保钠反应完,然后按照如下方案进行实验,可确定残留固体中是否含有Na2O,他的实验方案是 。

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