二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答

更新 2022-09-04
科目化学
题型解答题
难度中等
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二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO ₂的热点研究领域。回答下列问题：

（1）CO ₂催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n（C ₂H ₄）：n（H ₂O）＝　　。当反应达到平衡时，若增大压强，则n（C ₂H ₄）　　（填"变大""变小"或"不变"）。

（2）理论计算表明。原料初始组成n（CO ₂）：n（H ₂）＝1：3，在体系压强为0.1MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示C ₂H ₄、CO ₂变化的曲线分别是　　、　　。 CO ₂催化加氢合成C ₂H ₄反应的△H 　　0 （填"大于"或"小于"）。

（3）根据图中点A（440K，0.39），计算该温度时反应的平衡常数K _p＝　 $\frac{2.5 \times 1 0^{8}}{6591}$ 　（MPa） ^﹣ ³（列出计算式。以分压表示，分压＝总压×物质的量分数）。

（4）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C ₃H ₆、C ₃H ₈、C ₄H ₈等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当　　。

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相关试题

室温下可见光催化合成技术，对于人工模仿自然界、发展有机合成新方法意义重大。一种基于 $CO$ 、碘代烃类等，合成化合物ⅶ的路线如下(加料顺序、反应条件略)：

（1）化合物i的分子式为___________。化合物x为i的同分异构体，且在核磁共振氢谱上只有2组峰。x的结构简式为___________(写一种)，其名称为___________。

（2）反应②中，化合物ⅲ与无色无味气体y反应，生成化合物ⅳ，原子利用率为 $100 %$ 。y为___________。

（3）根据化合物V的结构特征，分析预测其可能的化学性质，完成下表。

序号	反应试剂、条件	反应形成的新结构	反应类型
a	___________	___________	消去反应
b	___________	___________	氧化反应(生成有机产物)

（4）关于反应⑤的说法中，不正确的有___________。

A. 反应过程中，有 $C-I$ 键和 $H-O$ 键断裂

B. 反应过程中，有 $C=O$ 双键和 $C-O$ 单键形成

C. 反应物i中，氧原子采取 ${sp}^{3}$ 杂化，并且存在手性碳原子

D. $CO$ 属于极性分子，分子中存在由p轨道“头碰头”形成的 $π$ 键

（5）以苯、乙烯和 $CO$ 为含碳原料，利用反应③和⑤的原理，合成化合物ⅷ。

基于你设计的合成路线，回答下列问题：

(a)最后一步反应中，有机反应物为___________(写结构简式)。

(b)相关步骤涉及到烯烃制醇反应，其化学方程式为___________。

(c)从苯出发，第一步的化学方程式为___________(注明反应条件)。

题型：未知
难度：未知

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配合物广泛存在于自然界，且在生产和生活中都发挥着重要作用。

（1）某有机物 $R$ 能与 ${Fe}^{2+}$ 形成橙红色的配离子 ${[{FeR}_{3}]}^{2+}$ ，该配离子可被 ${HNO}_{3}$ 氧化成淡蓝色的配离子 ${[{FeR}_{3}]}^{3+}$ 。

①基态 ${Fe}^{2+}$ 的 $3d$ 电子轨道表示式为___________。

②完成反应的离子方程式： ${NO}_{3}^{-} +2 {[{FeR}_{3}]}^{2+} {+3H}^{+} ⇌$ ______ $+2 {[{FeR}_{3}]}^{3+} {+H}_{2} O$

（2）某研究小组对(1)中②的反应进行了研究。

用浓度分别为 $2.0 mol \cdot L^{-1} 、 2.5 mol \cdot L^{-1} 、 3.0mol \cdot L^{-1}$ 的 ${HNO}_{3}$ 溶液进行了三组实验，得到 $c ({[{FeR}_{3}]}^{2+})$ 随时间t的变化曲线如图。

① $c ({HNO}_{3}) =3.0 mol \cdot L^{-1}$ 时，在 $0~1 min$ 内， ${[{FeR}_{3}]}^{2+}$ 的平均消耗速率=___________。

②下列有关说法中，正确的有___________。

A．平衡后加水稀释， $\frac{c ({[{FeR}_{3}]}^{2+})}{c ({[{FeR}_{3}]}^{3+})}$ 增大

B． ${[{FeR}_{3}]}^{2+}$ 平衡转化率： $α_{III} {>α}_{II} {>α}_{I}$

C．三组实验中，反应速率都随反应进程一直减小

D．体系由橙红色转变为淡蓝色所需时间： $t_{III} {>t}_{II} {>t}_{I}$

（3）R的衍生物L可用于分离稀土。溶液中某稀土离子(用M表示)与L存在平衡：

$M+L ⇌ ML$ $K_{1}$

$ML+L ⇌ {ML}_{2}$ $K_{2}$

研究组配制了L起始浓度 $c_{0} ( L)=0.02 mol \cdot L^{-1} 、 M$ 与L起始浓度比 $c_{0} {(M)/c}_{0} (L)$ 不同的系列溶液，反应平衡后测定其核磁共振氢谱。配体L上的某个特征H在三个物种 $L、ML、 {ML}_{2}$ 中的化学位移不同，该特征H对应吸收峰的相对峰面积S(体系中所有特征H的总峰面积计为1)如下表。

$c_{0} {(M)/c}_{0} (L)$	$S(L)$	$S(ML)$	$S ({ML}_{2})$
0	1.00	0	0
a	x	$<0.01$	0.64
b	$<0.01$	0.40	0.60

【注】核磁共振氢谱中相对峰面积S之比等于吸收峰对应H的原子数目之比；“ $<0.01$ ”表示未检测到。

① $c_{0} {(M)/c}_{0} (L)=a$ 时， $x=$ ___________。

② $c_{0} {(M)/c}_{0} (L)=b$ 时，平衡浓度比 $c_{平} ({ML}_{2}) {:c}_{平} (ML)=$ ___________。

（4）研究组用吸收光谱法研究了(3)中M与L反应体系。当 $c_{0} (L)=1.0 \times 10^{-5} mol \cdot L^{-1}$ 时，测得平衡时各物种 $c_{平} {/c}_{0} (L)$ 随 $c_{0} {(M)/c}_{0} (L)$ 的变化曲线如图。 $c_{0} {(M)/c}_{0} (L)=0.51$ 时，计算M的平衡转化率(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。

题型：未知
难度：未知

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$Ni 、 Co$ 均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含 ${Ni}^{2+} 、 {Co}^{2+} 、 {Al}^{3+} 、 {Mg}^{2+}$ )中，利用氨浸工艺可提取 $Ni 、 Co$ ，并获得高附加值化工产品。工艺流程如下：

已知：氨性溶液由 ${NH}_{3} \cdot H_{2} O$ 、 ${({NH}_{4})}_{2} {SO}_{3}$ 和 ${({NH}_{4})}_{2} {CO}_{3}$ 配制。常温下， ${Ni}^{2+} 、 {Co}^{2+} 、 {Co}^{3+}$ 与 ${NH}_{3}$ 形成可溶于水的配离子： ${lgK}_{b} ({NH}_{3} \cdot H_{2} O) =-4.7$ ； ${Co(OH)}_{2}$ 易被空气氧化为 ${Co(OH)}_{3}$ ；部分氢氧化物的 $K_{sp}$ 如下表。

氢氧化物	${Co(OH)}_{2}$	${Co(OH)}_{3}$	${Ni(OH)}_{2}$	${Al(OH)}_{3}$	${Mg(OH)}_{2}$
$K_{sp}$	$5.9 \times 10^{-15}$	$1.6 \times 10^{-44}$	$5.5 \times 10^{-16}$	$1.3 \times 10^{-33}$	$5.6 \times 10^{-12}$

回答下列问题：

（1）活性 $MgO$ 可与水反应，化学方程式为___________。

（2）常温下， $pH=9.9$ 的氨性溶液中， $c ({NH}_{3} \cdot H_{2} O)$ ___________ $c ({NH}_{4}^{+})$ (填“>”“<”或“=”)。

（3）“氨浸”时，由 ${Co(OH)}_{3}$ 转化为 ${[Co {({NH}_{3})}_{6}]}^{2+}$ 的离子方程式为___________。

（4） ${({NH}_{4})}_{2} {CO}_{3}$ 会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了 ${NH}_{4} {Al(OH)}_{2} {CO}_{3}$ 的明锐衍射峰。

① ${NH}_{4} {Al(OH)}_{2} {CO}_{3}$ 属于___________(填“晶体”或“非晶体”)。

② ${({NH}_{4})}_{2} {CO}_{3}$ 提高了 $Ni 、 Co$ 的浸取速率，其原因是___________。

（5）①“析晶”过程中通入的酸性气体A为___________。

②由 ${CoCl}_{2}$ 可制备 ${Al}_{x} {CoO}_{y}$ 晶体，其立方晶胞如图。 $Al$ 与O最小间距大于 $Co$ 与O最小间距，x、y为整数，则 $Co$ 在晶胞中的位置为___________；晶体中一个 $Al$ 周围与其最近的O的个数为___________。

（6）①“结晶纯化”过程中，没有引入新物质。晶体A含6个结晶水，则所得 ${HNO}_{3}$ 溶液中 $n ({HNO}_{3})$ 与 $n (H_{2} O)$ 的比值，理论上最高为___________。

②“热解”对于从矿石提取 $Ni 、 Co$ 工艺的意义，在于可重复利用 ${HNO}_{3}$ 和___________(填化学式)。

题型：未知
难度：未知

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化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式 ${Q=cρV}_{总} \cdot ΔT$ 计算获得。

（1）盐酸浓度的测定：移取 $20.00 mL$ 待测液，加入指示剂，用 $0.5000 mol \cdot L^{-1} NaOH$ 溶液滴定至终点，消耗 $NaOH$ 溶液 $22.00 mL$ 。

①上述滴定操作用到的仪器有___________。

A．

B．

C．

D．

②该盐酸浓度为___________ $mol \cdot L^{-1}$ 。

（2）热量的测定：取上述 $NaOH$ 溶液和盐酸各 $50 mL$ 进行反应，测得反应前后体系的温度值( $° C$ )分别为 $T_{0} 、 T_{1}$ ，则该过程放出的热量为___________ $J$ (c和 $ρ$ 分别取 $4.18 J \cdot g^{-1} \cdot ° C^{-1}$ 和 $1.0 g \cdot {mL}^{-1}$ ，忽略水以外各物质吸收的热量，下同)。

（3）借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应 ${Fe(s)+CuSO}_{4} {(aq)=FeSO}_{4} (aq)+Cu(s)$ 的焓变 $ΔH$ (忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。

序号	反应试剂		体系温度/ $° C$
序号	反应试剂		反应前	反应后
i	$0.20 mol \cdot L^{-1} {CuSO}_{4}$ 溶液 $100 mL$	$1.20 g Fe$ 粉	a	b
ii	$0.20 mol \cdot L^{-1} {CuSO}_{4}$ 溶液 $100 mL$	$0.56 g Fe$ 粉	a	c

①温度：b___________c(填“>”“<”或“=”)。

② $ΔH=$ ___________(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。

（4）乙同学也借鉴(2)的方法，测量反应 ${A:Fe(s)+Fe}_{2} {({SO}_{4})}_{3} {(aq)=3FeSO}_{4} (aq)$ 的焓变。

查阅资料：配制 ${Fe}_{2} {({SO}_{4})}_{3}$ 溶液时需加入酸。加酸的目的是___________。

提出猜想： $Fe$ 粉与 ${Fe}_{2} {({SO}_{4})}_{3}$ 溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在 $Fe$ 粉和酸的反应。

验证猜想：用 $pH$ 试纸测得 ${Fe}_{2} {({SO}_{4})}_{3}$ 溶液的 $pH$ 不大于1；向少量 ${Fe}_{2} {({SO}_{4})}_{3}$ 溶液中加入 $Fe$ 粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和___________(用离子方程式表示)。

实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。

教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。

优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为___________。

（5）化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用___________。

题型：未知
难度：未知

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氰基丙烯酸酯在碱性条件下能快速聚合为从而具有胶黏性．某种氰基丙烯酸酯（G）的合成路线如下：

已知：

①A的相对分子质量为58，氧元素质量分数为0.276，核磁共振氢谱显示为单峰

②

回答下列问题：

（1）A的化学名称为________．

（2）B的结构简式为________．其核磁共振氢谱显示为________组峰，峰面积比为________．

（3）由C生成D的反应类型为________．

（4）由D生成E的化学方程式为________．

（5）G中的官能团有________、________、________．（填官能团名称）

（6）G的同分异构体中，与G具有相同官能团且能发生银镜反应的共有________种．（不含立体结构）

题型：未知
难度：未知

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