19.(10分)甲醇是重要的化工原料,发展前景广阔。
(1)利用甲醇可制成微生物燃料电池(利用微生物将化学能直接转化成电能的装置)。 某微生物燃料电池装置如右图所示:
A极是________极(填“正”或“负”), 其电极反应式是________。
(2)研究表明CO2加氢可以合成甲醇。CO2和H2可发生如下两个反应:
I.CO2(g) + 3H2(g)II.CO2(g) + H2(g)
CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1 CO(g) + H2O(g) ΔH2
①反应I的化学平衡常数表达式K=________。
②有利于提高反应I中 CO2的平衡转化率的措施有________(填序号)。 a.使用催化剂 b.加压 c.增大CO2和H2的初始投料比
③研究温度对于甲醇产率的影响。在210 ℃~290 ℃,保持原料气中CO2和H2的投料比不变,按一定流速通过催化剂甲,主要发生反应I,得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如右图所示。 ΔH1________0(填“>”、“=”或“<”), 其依据是________。
④某实验控制压强一定,CO2和H2初始投料比一定,按一定流速通过催化剂乙,经过相同时间测得如下实验数据(反应未达到平衡状态): T(K) 543 CO2实际转化率(%) 12.3 甲醇选择性(%)42.3 【注】 553 15.3 39.1 【注】甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醇的百分比 表中实验数据表明,升高温度,CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低,其原因是________。
20.(12分)氧化钴(Co2O3)粉体材料在工业、电子、电讯等领域都有着广阔的应用前景。
某铜钴矿石主要含有CoO(OH) 、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2,其中还含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等。由该矿石制备Co2O3的部分工艺过程如下: Ⅰ.将粉碎的矿石用过量的稀H2SO4和Na2SO3溶液浸泡。
Ⅱ.浸出液除去含铜的化合物后,向溶液中先加入NaClO3溶液,再加入一定浓度的
Na2CO3溶液,过滤,分离除去沉淀a [主要成分是Na2Fe6(SO4)4(OH)12]。
Ⅲ.向上述滤液中加入足量NaF溶液,过滤,分离除去沉淀b。 Ⅳ.Ⅲ中滤液加入浓Na2CO3溶液,获得CoCO3沉淀。 Ⅴ.将CoCO3溶解在盐酸中,再加入(NH4)2C2O4溶液,产生 CoC2O4·2H2O沉淀。分
离出沉淀,将其在400℃~600℃煅烧,即得到Co2O3。
请回答:
(1)Ⅰ中,稀硫酸溶解CoCO3的化学方程式是________,加入Na2SO3溶液的主要作用
是________。
(2)根据图1、图2分析:
图1浸出温度对铜、钴浸出率的影响
图2浸出pH对铜、钴浸出率的影响
①矿石粉末浸泡的适宜条件应是________。
②图2中铜、钴浸出率下降的可能原因是________。 (3)Ⅱ中,浸出液中的金属离子与NaClO3反应的离子方程式:
ClO3? + + == Cl? + +
(4)Ⅱ中,检验铁元素完全除去的试剂是________,实验现象是________。 (5)Ⅱ、Ⅳ中,加入Na2CO3 的作用分别是________、________。 (6)Ⅲ中,沉淀b的成分是MgF2 、________(填化学式)。 (7)Ⅴ中,分离出纯净的CoC2O4·2H2O的操作是________。
21.(10分)某小组同学进行实验研究FeCl3溶液和Na2S溶液的反应。 【实验一】 已知:FeS、Fe2S3均为黑色固体,均能溶于盐酸。H2S气体有臭鸡蛋气味。 同学们对黑色沉淀的成分提出两种假设:
ⅰ.Fe3+与S2?反应直接生成沉淀Fe2S3。ⅱ.Fe3+被S2?还原,生成沉淀FeS和S。 甲同学进行如下实验:
操作 取少量FeS固体,加入稀盐酸 现象 固体溶解,有臭鸡蛋气味气体生成 取少量Fe2S3固体,加入稀盐酸 固体溶解,出现淡黄色浑浊,有臭鸡蛋气味气体生成 根据上述实验现象和资料,甲得出结论:黑色沉淀是Fe2S3。
(1) 0.1 mol·L? 1 Na2S溶液的pH为12.5。用离子方程式表示其显碱性的原因:_______。 (2)乙认为甲的结论不严谨,理由是________。
(3)进一步研究证实,黑色沉淀的主要成分是Fe2S3。Na2S溶液呈碱性,FeCl3溶液与其
反应不生成Fe(OH)3而生成Fe2S3的可能原因是________。 【实验二】 步骤 操作 现象 开始时,局部产生少量的黑色沉淀,振荡,I II 继续滴加Na2S溶液 一段时间后,产生大量的黑色沉淀,振荡,沉淀不消失 黑色沉淀立即消失,同时溶液中产生淡黄色浑浊和臭鸡蛋气味的气体 (4)进一步实验证实,步骤 I 中局部产生少量的黑色沉淀是Fe2S3,黑色沉淀溶解的主
要原因不是Fe2S3与溶液中Fe3+发生氧化还原反应。步骤 I 中黑色沉淀溶解的反应的离子方程式是________。
(5)根据以上研究,FeCl3溶液和Na2S溶液反应的产物与________相关。
22.(14分)M是合成抗生素灰黄霉素的中间产物,其合成路线如下:
已知:
(R1、R2、R3代表烃基或氢原子)
(1)A中含有的官能团的名称为醚键、氯原子、________、________。 (2)A→C反应的化学方程式是________。 (3)C→D的反应类型是________。 (4)E的结构简式是________。
(5)I的核磁共振氢谱中只有一个吸收峰。
①条件a是________。
②H→I反应的化学方程式是________。 ③I→K反应的化学方程式是________。 (6)L的结构简式是________。
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