【題目】二甲醚被稱為“21世紀(jì)的清潔燃料”。利用甲醇脫水可制得二甲醚。反應(yīng)方程式如下:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH1

(1) 二甲醚亦可通過(guò)合成氣反應(yīng)制得,相關(guān)熱化學(xué)方程式如下:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH2

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3 3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g) +CO2(g) ΔH4

則ΔH1=__________________(用含有ΔH2、ΔH3、ΔH4的關(guān)系式表示)

(2)經(jīng)查閱資料,上述甲醇脫水反應(yīng)平衡常數(shù)Kp的計(jì)算式為lnKp= - 2.205+(2708.6137/T) (Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),T為熱力學(xué)溫度),且催化劑吸附H2O(g)的量會(huì)受壓強(qiáng)影響,從而進(jìn)步影響催化效率。

①在一定溫度范圍內(nèi),隨溫度升高,CH3OH(g)脫水轉(zhuǎn)化為CH3OCH3(g)的傾向__________ (增大、不變減小”),ΔH4________2ΔH2+ΔH3 (“>”、<”“=”)

物質(zhì)

CH3OH

CH3OCH3

H2O

分壓/MPa

0.50

0.50

0.50

②某溫度下(此時(shí)Kp=100),在密閉容器中加入一定量CH3OH,某時(shí)刻測(cè)得各組分的壓如下:

此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小:V____V(“>”、“<”“=”)

200℃時(shí),在密閉容器中加入一定量CH3OH,反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí),體系中CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為__________(填序號(hào)).

A< 1/3 B1/3 C1/3~1/2 D1/2 E> 1/2

300℃時(shí),使CH3OH(g)以一定流速通過(guò)催化劑,V/F(按原料流率的催化劑量)、壓強(qiáng)對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化率影響如圖1所示。請(qǐng)簡(jiǎn)述在上述條件下,壓強(qiáng)對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化率影響的規(guī)律,并解釋變化原因__________

(3)直接二甲醚燃料電池有望大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用,工作原理如圖2所示。

①負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________。

②現(xiàn)利用該電池電解CuC12溶液,當(dāng)消耗2.3g二甲醚時(shí),電解所得銅的質(zhì)量為_________g(設(shè)電池的能量利用率為50%)。

【答案】ΔH 4-2ΔH2 -ΔH 3 減小 < > C 規(guī)律:其他條件不變時(shí),隨壓強(qiáng)(壓力)增大,甲醇轉(zhuǎn)化率降低,原因:壓強(qiáng)增大,催化劑吸附水分子的量增多,催化效率降低,相同時(shí)間里轉(zhuǎn)化量減少,甲醇轉(zhuǎn)化率降低。 (說(shuō)明:如規(guī)律寫錯(cuò),解釋不給分) CH3OCH3—12e-3H2O2CO212H+ 9.6

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算;

(2)lnKp= - 2.205+(2708.6137/T),升高溫度lnKp減小,則Kp減小,平衡逆向移動(dòng);

QpKp的關(guān)系判斷;

③根據(jù)lnKp= - 2.205+(2708.6137/T),計(jì)算Kp,若催化劑對(duì)水蒸氣無(wú)影響時(shí)和催化劑對(duì)水蒸氣有影響計(jì)算P(CH3OCH3) CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù);

④根據(jù)圖像可知,溫度相同時(shí),隨壓強(qiáng)的增大,甲醇轉(zhuǎn)化率降低,壓強(qiáng)增大,催化劑吸附H2O(g)的量會(huì)受壓強(qiáng)影響;

(3)①二甲醚燃料電池中,二甲醚失電子,化合價(jià)升高,作電池的負(fù)極,電解質(zhì)溶液顯酸性,則生成二氧化碳和氫離子;

②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)目守恒計(jì)算。

(1)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH2 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH3 3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g) +CO2(g) ΔH4,根據(jù)蓋斯定律,③--2①,可得2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH1=ΔH4-2ΔH2 -ΔH 3;

(2)lnKp= - 2.205+(2708.6137/T),升高溫度lnKp減小,則Kp減小,平衡逆向移動(dòng),轉(zhuǎn)化成CH3OCH3(g)的傾向減。ΔH1<0,則ΔH4<2ΔH2 -ΔH 3;

Qp= ==1<100,平衡正向進(jìn)行,則V>V;

③若初始投入的甲醇完全反應(yīng)時(shí),生成等量的二甲醚和水,二甲醚占據(jù)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為;lnKp= - 2.205+(2708.6137/T),溫度為200℃時(shí),Kp=33.78,若催化劑對(duì)水蒸氣無(wú)影響時(shí),且P(CH3OH)=1,則P(CH3OCH3)=5.8,壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為=0.46,答案為C;

④根據(jù)圖像可知,溫度相同時(shí),隨壓強(qiáng)的增大,甲醇轉(zhuǎn)化率降低,壓強(qiáng)增大,催化劑吸附H2O(g)的量會(huì)受壓強(qiáng)影響,導(dǎo)致催化劑吸附水分子的量增多,催化效率降低,相同時(shí)間里轉(zhuǎn)化量減少,甲醇轉(zhuǎn)化率降低。

(3)①二甲醚燃料電池中,二甲醚失電子,化合價(jià)升高,作電池的負(fù)極,電解質(zhì)溶液顯酸性,則生成二氧化碳和氫離子,電極反應(yīng)式為CH3OCH3-12e-3H2O2CO212H+;

②消耗2.3g二甲醚時(shí),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.05×12=0.6mol,銅離子得電子生成單質(zhì)銅,生成=0.15molCu,即9.6g

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】有機(jī)物A(分子式C6H10O3)是合成某種隱形眼鏡材料的單體,A可發(fā)生如下變化:

已知:.物質(zhì)B是最簡(jiǎn)單的二元醇,可用作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)抗凍劑;物質(zhì)D不能發(fā)生銀鏡反應(yīng),但能與NaHCO3溶液反應(yīng)放出氣體。

回答下列問(wèn)題:

1)隱形眼鏡材料的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為______________________;

2)寫出物質(zhì)B在銅催化下與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________

3)與C互為同分異構(gòu)體,分子為鏈狀的酯類物質(zhì)共有____________種;

4)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理方案,用物質(zhì)D制取乙二酸(其他無(wú)機(jī)原料自選,用反應(yīng)流程圖表示,并注明必要的反應(yīng)條件)____________;。

例如:

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】一定符合以下轉(zhuǎn)化過(guò)程的X是(  )

X溶液WZX

A.FeOB.SiO2C.Al2O3D.NH3

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】鋁在酸性或堿性溶液中均可與NO3發(fā)生氧化還原反應(yīng),轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示:

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.B溶液含[Al(OH)4]

B.A溶液和B溶液混合無(wú)明顯現(xiàn)象

C.DF反應(yīng)生成鹽

D.E排入大氣中會(huì)造成污染

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】海洋是資源的寶庫(kù),醢藏著豐富的化學(xué)元素,如氯、溴、碘等,海洋資源的綜合利用具有非常廣闊的前景。

(1)下列說(shuō)法正確的是_________。

aAgCl、AgBrAgI的顏色依次變深 bF、ClBr、I的非金屬性依次增強(qiáng)

cHFHCl、HBrHI的還原性的依次增強(qiáng) dF2、Cl2Br2、I2H2化合由難變易

(2)實(shí)驗(yàn)室從海藻灰中提取少量碘的流程如下圖:

①氧化時(shí),可以加入MnO2在酸性條件下進(jìn)行氧化,反應(yīng)的離子方程式為:_________

②上述步驟①②③分離操作分別為過(guò)濾、__________________。

(3)從海水提取的粗鹽中含有Mg2+Fe2+、Ca2+SO42等雜質(zhì),“除雜”所需試劑有:①過(guò)量的NaOH溶液②過(guò)量的Na2CO3溶液③適量的鹽酸④過(guò)量的BaCl2溶液.試劑的添加順序?yàn)?/span>_________。

為使Ca2+完全沉淀,溶液中c(CO32)應(yīng)不小于_________mol/L。[已知Ksp(CaCO3)=2.9×10-9,離子濃度小于1×10-5mol/L視為完全沉淀]

(4)目前,利用食鹽制取純堿主要有氨堿法和“聯(lián)合制堿法兩種工藝

①能析出 NaHCO3的原因是_________

氨堿法是在濾液中加入_________產(chǎn)生NH3,循環(huán)使用,但產(chǎn)生大量的度棄物CaCl2;聯(lián)合制堿法是在濾液中繼續(xù)通入NH3,并加入NaCl粉末以制得更多的副產(chǎn)物_________。

③常溫下,向飽和食鹽水中通入NH3CO2,當(dāng)(HCO3)=c(NH4+)時(shí),溶液的pH_____7 (填“>”、“<”或“=)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列說(shuō)法正確的是(

A.如圖有機(jī)物核磁共振氫譜中出現(xiàn)8組峰

B.如圖有機(jī)物分子式為C10H12O3

C.分子式為C9H12的芳香烴共有9

D.藍(lán)烷的一氯取代物共有6種(不考慮立體異構(gòu))

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】鏈狀高分子化合物可由有機(jī)化工原料和其他無(wú)機(jī)試劑通過(guò)加成反應(yīng)、水解反應(yīng)、氧化反應(yīng)、縮聚反應(yīng)制得,則是(

A.乙醇B.丁醇C.乙烯D.1,丁二烯

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】AB的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下

(1)A分子中含有的官能團(tuán)的名稱是__________;B分子中含有的官能團(tuán)的名稱是___________

(2)A能否與氫氧化鈉溶液反應(yīng)?__________(填“能”或“不能”,下同);B能否與氫氧化鈉溶液反應(yīng)?________

(3)A在濃硫酸作用下加熱可得到B,其反應(yīng)類型是________________

(4)A、B1mol分別加入足量濃溴水,完全反應(yīng)后消耗單質(zhì)溴的物質(zhì)的量分別是______ mol、______mol

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】銅元素是一種金屬化學(xué)元素,也是人體所必須的一種微量元素, 銅也是人類最早發(fā)現(xiàn)的金屬,是人類廣泛使用的一種金屬,屬于重金屬。

1)寫出基態(tài)銅原子的價(jià)層電子排布式_________________。

2)簡(jiǎn)單金屬離子在水溶液中的顏色大多與價(jià)層電子中含有的未成對(duì)電子數(shù)有關(guān),如Fe3+呈黃色,Fe2+呈綠色,Cu2+呈藍(lán)色等。預(yù)測(cè)Cu+_____色,解釋原因________________。

3X射線研究證明,CuCl2的結(jié)構(gòu)為鏈狀,如圖所示,它含有的化學(xué)鍵類型為_________,在它的水溶液中加入過(guò)量氨水,得到 [Cu(NH3)4]Cl2溶液, [Cu(NH3)4]Cl2H-N-H的夾角_________(填“大于”、“等于”或“小于”)NH3分子中的H-N-H的夾角,原因是___________。

4)某種銅的氯化物晶體結(jié)構(gòu)如圖:此晶體中銅原子的配位數(shù)是__________,若氯原子位于銅形成的四面體的體心,且銅原子與銅原子、銅原子與氯原子都是采取最密堆積方式,則氯原子與銅原子半徑之比為__________________

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