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题型:解答题-实验探究题 难度:0.4 引用次数:463 题号:9538618
以环己醇( )为原料制取己二酸[HOOC(CH2)4COOH]的实验流程如下:

其中“氧化”的实验过程:在250mL四口烧瓶中加入50mL水和3.18g碳酸钠,低速搅拌至碳酸钠溶解,缓慢加入9.48g(约0.060mol)高锰酸钾,按图示搭好装置,打开电动搅拌,加热至35℃,滴加3.2mL(约0.031mol)环己醇,发生的主要反应为KOOC(CH2)4COOK ΔH<0

(1)“氧化”过程应采用___________加热。(填标号)
A.热水浴     B.酒精灯       C.煤气灯     D.电炉
(2)“氧化”过程,不同环己醇滴加速度下,溶液温度随时间变化曲线如图,为保证产品纯度,应选择的滴速为___________s/滴。

(3)为证明“氧化”反应已结束,在滤纸上点1滴混合物,若观察到_____,则表明反应已经完成.
(4)“趁热抽滤”后,用________进行洗涤。
(5)室温下,相关物质溶解度如表。“蒸发浓缩”过程中,为保证产品纯度及产量,应浓缩溶液体积至__(填标号)。
化学式己二酸NaClKCl
溶解度g/100g 水1.4435.133.3
A.5mL       B. 10mL        C. 15mL       D. 20mL
(6)称取己二酸(Mr=146g/mol)样品0.2920g,用新煮沸的50mL热水溶解,滴入2滴酚酞试液,用0.2000 mol/LNaOH溶液滴定至终点,进行平行实验及空白实验后,消耗NaOH的平均体积为19.70mL.
①NaOH溶液应装于_______ (填仪器名称).
②己二酸样品的纯度为___________.
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φ(CO2)-φ(CO)-φ(H2)/%0-30-704-26-708-22-7020-10-70
反应温度/℃225235250225235250225235250225235250
碳转化率/%4.98.811.019.033.156.517.733.454.48.012.022.6
由表中数据分析可知:一定条件下,CO2对甲醇合成的影响是_______
(2)CO2催化转化法:以CO2、H2为原料在催化剂作用下合成CH3OH涉及的主要反应:
I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5kJ·mol-1
II.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H2=-90.4kJ·mol-1
III.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H3
①△H3=_______
②一定条件下,向2L恒容密闭容器中通入1mol CO2和3mol H2发生上述反应,经5min达到平衡时,容器中CH3OH(g)为a mol,CO(g)为b mol,则这段时间内以H2O(g)表示的化学反应速率为_______mol·L-1·min-1。(用含a、b的代数式表示)。
③不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测得CO2的平衡转化率随温度(T)变化关系如图所示。则压强P1P2P3由大到小的顺序为_______,温度高于T1时,CO2的平衡转化率几乎相等的原因是_______

(3)甲烷催化氧化法:
主反应:2CH4(g)+O2(g) 2CH3OH(g)
副反应:CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)
①科学家将CH4、O2和H2O(g) (H2O是活性催化剂)按照一定体积比在催化剂表面合成甲醇部分反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注,TS代表过渡态)。

该历程中正反应的最大活化能为_______kJ·mol-1,写出该步骤的化学方程式_______
②向恒温刚性容器中按照体积比为2:1:7充入CH4、O2和H2O(g),在500K下反应达到平衡时,CH3OH的选择性(甲醇的选择性=×100%)为90%,CH4的转化率为50%,则副反应的压强平衡常数KP=_______(保留小数点后一位)。
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写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式 _____
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b.低温低压
c.高温低压
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(4)催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,得到如下四组实验数据:

实验编号

温度/K

催化剂

CO2的转化率/%

甲醇的选择性/%

A

543

纳米棒

12.3

42.3

B

543

纳米片

11.9

72.7

C

553

纳米棒

15.3

39.1

D

553

纳米片

12.0

70.6

根据上表所给数据,用CO2生产甲醇的最优条件为 _____(填实验编号)。
(5)一定条件下CO2能与N2发生反应:N2(g)+CO2(g)⇌C(s)+2NO(g)。某温度下,若向2L体积恒定的密闭容器中充入等物质的量的N2和CO2,其中N2、NO物质的量随时间变化的曲线如图所示:

①图中B点v_____v(填“>”“<”或“=”)。
②第10min时,外界改变的条件可能是 _____(填字母)。
A.加催化剂
B.增大C(s)的物质的量
C.减小CO2的物质的量
D.升温
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