解题方法
1 . 药物Labetalol适用于治疗轻度至重度高血压和心绞痛,化合物G是合成它的前体,其合成路线如图:
已知:苯胺()与甲基吡啶()互为同分异构体,吡啶()是类似于苯的芳香化合物。回答下列问题:
(1)A的化学名称为_______ 。
(2)在A→B的转化中,加入过量CH3OH的作用除作溶剂外还有_______ 。
(3)B中所含官能团的名称为_______ 。
(4)C→D的反应方程式为_______ 。
(5)由B生成C的反应类型为_______ 。
(6)F的结构简式为_______ 。
(7)C有多种同分异构体,其中满足以下条件的结构简式为______ 、______ 。
①含有六元芳香环
②能与NaHCO3溶液反应
③核磁共振氢谱的峰面积之比为2∶2∶2∶1
已知:苯胺()与甲基吡啶()互为同分异构体,吡啶()是类似于苯的芳香化合物。回答下列问题:
(1)A的化学名称为
(2)在A→B的转化中,加入过量CH3OH的作用除作溶剂外还有
(3)B中所含官能团的名称为
(4)C→D的反应方程式为
(5)由B生成C的反应类型为
(6)F的结构简式为
(7)C有多种同分异构体,其中满足以下条件的结构简式为
①含有六元芳香环
②能与NaHCO3溶液反应
③核磁共振氢谱的峰面积之比为2∶2∶2∶1
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2 . 我国科学家实现了喹啉并内酯的高选择性制备。合成路线如下图。
已知:
i. R―Br+R'CHO
ii. ROH+R'BrROR'
iii.碳碳双键直接与羟基相连不稳定
(1)试剂a为_______ ;B中官能团的电子式为_______ 。
(2)B(苯胺)具有碱性,B转化为C的反应中,使B过量可以提高ClCH2COOC2H5的平衡转化率,其原因是_______ (写出一条即可)。
(3)C→D的化学方程式为_______ 。
(4)H的结构简式为_______ ;H→I的反应类型为_______ 。
(5)K是F的同分异构体,其中能使溴的四氯化碳溶液褪色的结构还有_______ 种(不考虑立体异构)。
(6)D和I转化成J的反应过程中还生成水,理论上该过程中消耗的与生成的J的物质的量之比为_______ 。
已知:
i. R―Br+R'CHO
ii. ROH+R'BrROR'
iii.碳碳双键直接与羟基相连不稳定
(1)试剂a为
(2)B(苯胺)具有碱性,B转化为C的反应中,使B过量可以提高ClCH2COOC2H5的平衡转化率,其原因是
(3)C→D的化学方程式为
(4)H的结构简式为
(5)K是F的同分异构体,其中能使溴的四氯化碳溶液褪色的结构还有
(6)D和I转化成J的反应过程中还生成水,理论上该过程中消耗的与生成的J的物质的量之比为
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3 . I:运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO2等污染物有非常重要的意义。
(1)用CO可以合成甲醇。
已知: CH3OH(g)+3/2 O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H1
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H2
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H3
请写出由CO和H2形成CH3OH的热化学方程式___________________________________________
(2)—定压强下,在容积为2L的密闭容器中充入1mol CO与2mol H2,在催化剂作用下发生反应:
CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H,CO转化率与温度、压强的关系如图所示:
①下列说法正确的是__________
A.若容器内气体密度恒定,反应达到平衡状态
B.若容器内各气体平均相对分子质量恒定,反应达到平衡状态
C.若v(CO)=v(CH3OH)时,反应达到平衡状态
D.反应中,催化剂使平衡向正反应方向移动
②该反应的△H________ 0,p2_______________ p1(填“大于”“小于”或“等于”)。
③100℃时,该反应的化学平衡常数K=__________ .
II:甲醇是一种燃料,也可以作为燃料电池的原料
(3)甲醇直接燃烧会产生一定的污染,某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置,则电池正极的电极反应式:______ ,该电池工作时,溶液中的OH-向______ 极移动,该电池工作一段时间后,测得溶液的pH减小,则该电池总反应的离子方程式为_______________________________________ ;
(1)用CO可以合成甲醇。
已知: CH3OH(g)+3/2 O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H1
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H2
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H3
请写出由CO和H2形成CH3OH的热化学方程式
(2)—定压强下,在容积为2L的密闭容器中充入1mol CO与2mol H2,在催化剂作用下发生反应:
CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H,CO转化率与温度、压强的关系如图所示:
①下列说法正确的是
A.若容器内气体密度恒定,反应达到平衡状态
B.若容器内各气体平均相对分子质量恒定,反应达到平衡状态
C.若v(CO)=v(CH3OH)时,反应达到平衡状态
D.反应中,催化剂使平衡向正反应方向移动
②该反应的△H
③100℃时,该反应的化学平衡常数K=
II:甲醇是一种燃料,也可以作为燃料电池的原料
(3)甲醇直接燃烧会产生一定的污染,某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置,则电池正极的电极反应式:
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4 . 乙二醇常用作溶剂、防冻液和合成聚酯的原料。工业上有多种方法可以制备乙二醇。
(1)环氧乙烷()直接水合法;环氧乙烷在一定条件下直接水解得到乙二醇,写出该反应的化学方程式__________ 。
生成的乙二醇可以继续与环氧乙烷发生副反应生成。为避免发生副反应,需要加大量的水,导致产品含水量较高,后续分离流程复杂。
(2)碳酸乙烯酯合成法:
①反应温度为140℃,催化剂用量为2%,反应2h时,/n(碳酸乙烯酯)与反应后体系中各物质含量的关系如下表所示:
根据表中数据分析,/n(碳酸乙烯酯)=1.5时,乙二醇实际含量较低的可能原因是__________ 、__________ 。(写出两条)
②/n(碳酸乙烯酯)=2.0,催化剂用量为2%,反应2h时,碳酸乙烯酯转化率和乙二醇选择性随反应温度变化的趋势如图。反应温度大于140℃时,乙二醇选择性下降的原因是__________ 。(3)CO氧化偶联法:先以CO、、、NO、等为原料合成草酸二甲酯,再制得乙二醇。物质转化流程如下图。①写出该过程的总反应方程式__________ 。
②已知乙二醇的沸点为197.3℃,甲醇的沸点为64.8℃,二者互溶。分离乙二醇和甲醇的实验操作为__________ ,解释二者互溶的原因__________ 。
(4)乙烯催化氧化一步法:有研究者发现,能够在钛硅分子筛的催化作用下氧化乙烯,一步生成乙二醇。不同温度下,的转化率与利用率如下表所示。
解释60℃后利用率变化的原因__________ 。
(1)环氧乙烷()直接水合法;环氧乙烷在一定条件下直接水解得到乙二醇,写出该反应的化学方程式
生成的乙二醇可以继续与环氧乙烷发生副反应生成。为避免发生副反应,需要加大量的水,导致产品含水量较高,后续分离流程复杂。
(2)碳酸乙烯酯合成法:
第一步:(碳酸乙烯酯)
第二步:(碳酸乙烯酯)
探究第二步反应最佳的合成工艺条件。①反应温度为140℃,催化剂用量为2%,反应2h时,/n(碳酸乙烯酯)与反应后体系中各物质含量的关系如下表所示:
/n(碳酸乙烯酯) | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
乙二醇含量/% | 23.2 | 96.8 | 94.4 | 90.4 |
含量/% | 0.8 | 3.2 | 5.6 | 9.6 |
碳酸乙烯酯含量/% | 72.2 | 0 | 0 | 0 |
②/n(碳酸乙烯酯)=2.0,催化剂用量为2%,反应2h时,碳酸乙烯酯转化率和乙二醇选择性随反应温度变化的趋势如图。反应温度大于140℃时,乙二醇选择性下降的原因是
②已知乙二醇的沸点为197.3℃,甲醇的沸点为64.8℃,二者互溶。分离乙二醇和甲醇的实验操作为
(4)乙烯催化氧化一步法:有研究者发现,能够在钛硅分子筛的催化作用下氧化乙烯,一步生成乙二醇。不同温度下,的转化率与利用率如下表所示。
温度(℃) | 50 | 60 | 80 |
转化率/% | 84.9 | 98.4 | 99.8 |
利用率/% | 67.2 | 67.8 | 55.5 |
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解题方法
5 . 以和为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一,反应原理为:
反应Ⅰ:。
已知:
回答下列问题:
(1)计算上述合成甲醇反应的焓变__________ 。合成过程中借助高分子选择性吸水膜可有效提高平衡利用率,其原因是__________ 。
(2)关于反应Ⅰ的说法,正确的是__________ 。
A.有利于减少碳排放,实现碳中和
B.降低温度可提高含量,工业生产时应控制温度越低越好
C.当气体密度保持不变时,反应一定达到平衡状态
(3)在恒压密闭容器中通入和的混合气体制备甲醇。过程中测得甲醇的时空收率(STY)(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度(T)变化如下表:①该反应最适宜的温度是__________ ℃。
②随着温度升高,反应速率加快,甲醇的时空收率增大。继续升高温度,甲醇的时空收率反而降低的原因可能是__________ 。
③220℃时,氢气的平均反应速率为__________ 。
(4)催化加氢制甲醇过程中,存在竞争的副反应主要是:
在恒温、压强为p的反应条件中,和反应并达到平衡状态,平衡转化率为20%,甲醇选择性为50%,该温度下主反应的平衡常数__________ 。(列出计算式即可,用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数,甲醇的选择性%)
反应Ⅰ:。
已知:
回答下列问题:
(1)计算上述合成甲醇反应的焓变
(2)关于反应Ⅰ的说法,正确的是
A.有利于减少碳排放,实现碳中和
B.降低温度可提高含量,工业生产时应控制温度越低越好
C.当气体密度保持不变时,反应一定达到平衡状态
(3)在恒压密闭容器中通入和的混合气体制备甲醇。过程中测得甲醇的时空收率(STY)(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度(T)变化如下表:①该反应最适宜的温度是
②随着温度升高,反应速率加快,甲醇的时空收率增大。继续升高温度,甲醇的时空收率反而降低的原因可能是
③220℃时,氢气的平均反应速率为
(4)催化加氢制甲醇过程中,存在竞争的副反应主要是:
在恒温、压强为p的反应条件中,和反应并达到平衡状态,平衡转化率为20%,甲醇选择性为50%,该温度下主反应的平衡常数
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解题方法
6 . 合成气(CO+H2)在煤化工和天然气化工中有着十分重要的地位,由合成气可合成多种有机基础原料和产品。
(1)煤化工中生产合成气的反应为:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.5kJ·mol-1
①判断该反应的自发性条件___________ ;
②在恒温恒容下,同时放入C(s)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)四种物质,下列事实能够说明反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)已达到平衡的是___________ 。
A.反应体系中,混合气体的密度不再改变
B.反应体系中,各组分的物质的量相等
C.反应体系中,当有2molH—O键断裂的同时有1molH—H键断裂
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
(2)天然气化工中生产合成气的主要反应为:2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g) ΔH=akJ·mol-1,在恒容容器中按物质的量之比1︰2加入一定量的CH4和O2,在压强为1.01×105Pa、不同温度下测得CH4的平衡转化率如图所示:
①请在图中画出压强为5.05×105Pa时CH4的平衡转化率随温度的变化曲线________ 。
②现有实验测得反应2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)在750℃下,以不同碳氧比[n(CH4)/n(O2)]投料时反应达平衡后CH4的转化率及H2、CO的选择性,所测数据如表所示。(已知:选择性=目标产物的产率/反应原料的转化率)
最佳碳氧比[n(CH4)/n(O2)]为___________ 。
(1)煤化工中生产合成气的反应为:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.5kJ·mol-1
①判断该反应的自发性条件
②在恒温恒容下,同时放入C(s)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)四种物质,下列事实能够说明反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)已达到平衡的是
A.反应体系中,混合气体的密度不再改变
B.反应体系中,各组分的物质的量相等
C.反应体系中,当有2molH—O键断裂的同时有1molH—H键断裂
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
(2)天然气化工中生产合成气的主要反应为:2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g) ΔH=akJ·mol-1,在恒容容器中按物质的量之比1︰2加入一定量的CH4和O2,在压强为1.01×105Pa、不同温度下测得CH4的平衡转化率如图所示:
①请在图中画出压强为5.05×105Pa时CH4的平衡转化率随温度的变化曲线
②现有实验测得反应2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)在750℃下,以不同碳氧比[n(CH4)/n(O2)]投料时反应达平衡后CH4的转化率及H2、CO的选择性,所测数据如表所示。(已知:选择性=目标产物的产率/反应原料的转化率)
碳氧比[n(CH4)/n(O2)] | 1︰0.25 | 1︰0.5 | 1︰1 | 1︰1.25 |
CH4转化率 | 0.40 | 0.88 | 0.98 | 0.99 |
H2选择性 | 0.98 | 0.93 | 0.67 | 0.40 |
CO选择性 | 0.99 | 0.94 | 0.65 | 0.32 |
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解题方法
7 . 探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)___________ kJ⋅mol-1。
(2)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中为a mol,CO为b mol,此时的浓度为___________ mol/L(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应Ⅲ的平衡常数为___________ 。
(3)不同压强下,按照投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
已知:
CH3OH的平衡产率=
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图___________ (填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为___________ ;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是___________ 。
(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为___________(填标号)。
(5)甲醇燃料电池中甲醇在___________ (填“正”或“负”)极发生反应,酸性条件下其正极的电极反应式为___________ 。
(6)在允许O2-自由迁移的固体电解质燃料电池中,CnH2n+2放电的电极反应式为___________ 。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)
(2)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中为a mol,CO为b mol,此时的浓度为
(3)不同压强下,按照投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
已知:
CH3OH的平衡产率=
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图
(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为___________(填标号)。
A.低温、高压 | B.高温、低压 | C.低温、低压 | D.高温、高压 |
(5)甲醇燃料电池中甲醇在
(6)在允许O2-自由迁移的固体电解质燃料电池中,CnH2n+2放电的电极反应式为
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2024-03-16更新
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237次组卷
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2卷引用:山西省晋城市第一中学校2023-2024学年高三下学期开学考试理综化学试题
解题方法
8 . 随着我国碳达峰、碳中和目标的确定,二氧化碳资源化利用倍受关注。
I.以和为原料合成尿素 。
(1)有利于提高平衡转化率的措施是___________(填序号)。
(2)研究发现,合成尿素反应分两步完成,其能量变化如下图所示:
第一步:
第二步: ①图中___________ 。
②决定该反应速率是___________ 反应(填“第一步”或“第二步”),理由是___________ 。
Ⅱ.以和催化重整制备合成气:。
(3)在密闭容器中通入物质的量均为的和,在一定条件下发生反应,的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行,下列叙述能说明反应到达平衡状态的是___________ (填序号)。
A.容器中混合气体的密度保持不变 B.容器内混合气体的压强保持不变
C.反应速率: D.同时断裂键和键
②由图可知,压强___________ (填“>”“<”或“=”,下同);点速率___________ 。
③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则点对应温度下的___________ (用含的代数式表示)。
Ⅲ.电化学法还原二氧化碳制乙烯
在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图所示:(4)阴极电极反应式为___________ 。
I.以和为原料合成尿素 。
(1)有利于提高平衡转化率的措施是___________(填序号)。
A.高温低压 | B.低温高压 | C.高温高压 | D.低温低压 |
(2)研究发现,合成尿素反应分两步完成,其能量变化如下图所示:
第一步:
第二步: ①图中
②决定该反应速率是
Ⅱ.以和催化重整制备合成气:。
(3)在密闭容器中通入物质的量均为的和,在一定条件下发生反应,的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行,下列叙述能说明反应到达平衡状态的是
A.容器中混合气体的密度保持不变 B.容器内混合气体的压强保持不变
C.反应速率: D.同时断裂键和键
②由图可知,压强
③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则点对应温度下的
Ⅲ.电化学法还原二氧化碳制乙烯
在强酸性溶液中通入二氧化碳,用惰性电极进行电解可制得乙烯,其原理如图所示:(4)阴极电极反应式为
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解题方法
9 . 丙烯()是重要的有机合成单体,常用丙烷()为原料合成。回答下列问题:
(1)加热条件下,以和丙烷为原料合成丙烯的反应为。
①上述反应过程中,能量的变化形式为___________ 。
②其他条件不变,增大压强,丙烷的平衡转化率___________ (填“增大”“减小”或“不变”,下同);升高温度,混合气体的平均摩尔质量___________ 。
(2)在高效催化剂作用下,丙烷脱氢生成丙烯的反应如下:。
①已知断裂或形成1mol共价键需要吸收或放出的能量数据如下表所示:
则___________ 。若该反应的活化能为,则该反应逆反应的活化能为___________ 。
②其他条件不变时,在不同催化剂(M、N、P)作用下,反应进行相同时间后,丙烷的转化率随反应温度的变化如图所示。500℃时,三种催化剂(M、N、P)的催化活性由高到低的顺序为___________ ;b点丙烷的转化率高于a点的原因是___________ 。
(1)加热条件下,以和丙烷为原料合成丙烯的反应为。
①上述反应过程中,能量的变化形式为
②其他条件不变,增大压强,丙烷的平衡转化率
(2)在高效催化剂作用下,丙烷脱氢生成丙烯的反应如下:。
①已知断裂或形成1mol共价键需要吸收或放出的能量数据如下表所示:
共价键 | ||||
能量() | 345 | 412 | 615 | 436 |
②其他条件不变时,在不同催化剂(M、N、P)作用下,反应进行相同时间后,丙烷的转化率随反应温度的变化如图所示。500℃时,三种催化剂(M、N、P)的催化活性由高到低的顺序为
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10 . 研究的综合利用对促进“低碳经济”的发展有重要意义。
Ⅰ.人类活动排放过量的会造成海水酸化,进而使海洋生态系统面临巨大威胁。有研究者题出,用下图方法从海水中提取。
(1)c室发生的电极反应式为________ 。
(2)a室产生的______ 透过离子交换膜进入b室,与b室中的发生反应,离子方程式为________ 。
Ⅱ.与合成二甲醚是一种转化的方法,其过程中主要发生下列反应:
反应①:
反应②:
反应③:
(3)写出与一步合成二甲醚(反应④)的热化学方程式:________ 。
(4)有利于提高反应④平衡转化率的条件是_________(填字母)。
(5)在恒压、和起始物质的量之比为1:3的条件下,平衡转化率和平衡时二甲醚的选择性随温度的变化如图所示。
的选择性。
关于合成二甲醚工艺的理解,下列说法正确的是___________(填字母)。
(6)一定温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入和,仅发生反应Ⅰ: ,测得随时间的变化如图曲线Ⅰ所示。下列说法正确的是_________。
Ⅰ.人类活动排放过量的会造成海水酸化,进而使海洋生态系统面临巨大威胁。有研究者题出,用下图方法从海水中提取。
(1)c室发生的电极反应式为
(2)a室产生的
Ⅱ.与合成二甲醚是一种转化的方法,其过程中主要发生下列反应:
反应①:
反应②:
反应③:
(3)写出与一步合成二甲醚(反应④)的热化学方程式:
(4)有利于提高反应④平衡转化率的条件是_________(填字母)。
A.高温高压 | B.低温低压 | C.高温低压 | D.低温高压 |
(5)在恒压、和起始物质的量之比为1:3的条件下,平衡转化率和平衡时二甲醚的选择性随温度的变化如图所示。
的选择性。
关于合成二甲醚工艺的理解,下列说法正确的是___________(填字母)。
A.反应④在A点和B点时的化学平衡常数:小于 |
B.当温度、压强一定时,在原料气(和的比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率 |
C.其他条件不变,在恒容条件下的二甲醚平衡选择性比恒压条件下的平衡选择性低 |
D.提高催化剂的活性和选择性,减少CO等副产物是工艺的关键 |
(6)一定温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入和,仅发生反应Ⅰ: ,测得随时间的变化如图曲线Ⅰ所示。下列说法正确的是_________。
A.该反应在0~8min内的平均反应速率是 |
B.改变条件得到曲线Ⅱ、Ⅲ,则曲线Ⅱ、Ⅲ改变的条件分别是升高温度、充入氦气 |
C.保持温度不变,若起始时向上述容器中充入和,则平衡时的体积分数等于20% |
D.保持温度不变,若起始时向上述容器中充入、、和,则此时反应向正反应方向进行。 |
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