【題目】二甲醚是一種重要的清潔燃料,可替代氟氯代烷作制冷劑,利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下:
2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.8 kJ·mol-1
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5 kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.3 kJ·mol-1
請(qǐng)回答下列問(wèn)題。
(1)由 H2和CO直接制備二甲醚的總反應(yīng):3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=________。一定條件下的密閉容器中,該總反應(yīng)達(dá)到平衡,要提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施有________(填字母代號(hào))。
a.高溫高壓 b.加入催化劑 c.分離出CO2
d.增加CO的量 e.分離出二甲醚
(2)某溫度下反應(yīng)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)為400。此溫度下,在密閉容器中加入CH3OH,反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的濃度如下:
物質(zhì) | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
濃度/(mol·L-1) | 0.44 | 0.6 | 0.6 |
①比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大。v正___(填“>”“<”或“=”)v逆。
②若加入CH3OH后,經(jīng)10 min反應(yīng)達(dá)到平衡,此時(shí)c(CH3OH)=________,該時(shí)間段內(nèi)v(CH3OH)=________。
(3)有研究者在催化劑(含Cu—Zn—Al—O和Al2O3)、壓強(qiáng)為5.0 MPa的條件下,在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得CH3OCH3產(chǎn)率隨溫度變化的曲線(xiàn)如圖甲所示。其中CH3OCH3產(chǎn)率隨溫度升高而降低的原因可能是_____________________________________。
(4)二甲醚直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高、能量密度高等優(yōu)點(diǎn),可用于電化學(xué)降解治理水中硝酸鹽的污染。電化學(xué)降解NO3-的原理如圖乙所示。若電解質(zhì)為酸性,二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為____________________;若電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子,則陽(yáng)極室減少的質(zhì)量為_________g。
【答案】-246.4 kJ·mol-1 c、e > 0.04 mol·L-1 0.04 mol·L-1·min-1 290℃之后,反應(yīng)達(dá)平衡,合成二甲醚的正反應(yīng)放熱,溫度升高,平衡向逆向移動(dòng)產(chǎn)率降低(或溫度升高,催化劑失活) CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+ 18
【解析】
(1)已知:①2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.8 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.3 kJ·mol-1
根據(jù)蓋斯定律,①×2+②+③即得到目標(biāo)方程式的反應(yīng)熱ΔH4=2ΔH1+ΔH2+ΔH3=-246.4 kJ·mol-1;若提高CO的轉(zhuǎn)化率,則需要減少生成物的濃度、增大H2量、降低溫度、增大壓強(qiáng)等方法,故c、e正確;
(2)該狀態(tài)下的濃度商Q==1.86<400,說(shuō)明平衡需要向正向移動(dòng),此時(shí)正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率;設(shè)10min內(nèi)c(CH3OH)的減少量為2x mol/L,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式
K=,解得x=0.2,故10min內(nèi)CH3OH濃度減小0.4mol/L,此時(shí)c(CH3OH)=0.04mol/L;這段時(shí)間內(nèi)v(CH3OH)==0.04 mol·L-1·min-1;
(3)升高溫度二甲醚的產(chǎn)率升高,但是當(dāng)溫度超過(guò)290℃的時(shí)候,產(chǎn)率下降,原因可能是290℃之后,反應(yīng)達(dá)平衡,合成二甲醚的正反應(yīng)放熱,溫度升高,平衡向逆向移動(dòng)產(chǎn)率降低;
(4)二甲醚直接燃料電池的總反應(yīng)是:CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O,因電解質(zhì)溶液是酸性溶液,故負(fù)極反應(yīng)式為CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+;電解過(guò)程中Ag-Pt電極的電極方程式為2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O,Pt電極的電極方程式為2H2O-4e-=4H++O2↑,電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移2mol電子,陽(yáng)極需要消耗18g水。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】將0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等體積混合后,取混合液分別完成下列實(shí)驗(yàn),能說(shuō)明溶液中存在化學(xué)平衡“2Fe3++2I-2Fe2++I2”的是
實(shí)驗(yàn)編號(hào) | 實(shí)驗(yàn)操作 | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 |
① | 滴入KSCN溶液 | 溶液變紅色 |
② | 滴入AgNO3溶液 | 有黃色沉淀生成 |
③ | 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 | 有藍(lán)色沉淀生成 |
④ | 滴入淀粉溶液 | 溶液變藍(lán)色 |
A. ①和②B. ②和④C. ③和④D. ①和③
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在4L密閉容器中充入6mol A氣體和5mol B氣體,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g),達(dá)到平衡時(shí),生成了2mol C,經(jīng)測(cè)定,D的濃度為0.5mol·L-1,下列判斷正確的是( )
A.x=1
B.B的轉(zhuǎn)化率為20%
C.平衡時(shí)A的濃度為1.50mol·L-1
D.達(dá)到平衡時(shí),在相同溫度下容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)是反應(yīng)前的85%
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】硼氫化鈉(NaBH4)通常為白色粉末,容易吸水潮解,可溶于異丙胺(熔點(diǎn):-101℃,沸點(diǎn):33℃)。在有機(jī)合成中被稱(chēng)為“萬(wàn)能還原劑”。濕法制備硼氫化鈉的流程如下:
請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題。
Ⅰ.硼酸三甲酯的制備:將硼酸(H3BO3)和適量甲醇加入圓底燒瓶中,然后緩慢地加入濃硫酸,振蕩,在燒瓶上加裝分餾柱a,用電爐經(jīng)水浴鍋加熱,回流2小時(shí),收集硼酸三甲酯與甲醇共沸液。裝置如圖甲所示(夾持裝置略去,下同)。
已知,相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)如下表。
硼酸三甲脂 | 甲醇 | 甲醇鈉 | |
溶解性 | 與乙醇、甲醇混溶,能水解 | 與水混溶 | 溶于甲醇,不溶于異丙胺 |
沸點(diǎn)/℃ | 68 | 64 | 450 |
硼酸三甲酯與甲醇混合物的共沸點(diǎn)為54℃ |
(1)圖甲中分餾柱a的作用是___________;直形冷凝管冷卻水應(yīng)從___________(填“b”或“c”)接口進(jìn)入。
(2)圓底燒瓶中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。
(3)本實(shí)驗(yàn)采用水浴加熱,優(yōu)點(diǎn)是___________________;U型管中P2O3的作用是_________________。
Ⅱ.“萃取”時(shí),可采用索氏提取法,其裝置如圖乙所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)燒瓶中溶劑受熱蒸發(fā),蒸氣沿蒸氣導(dǎo)管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入濾紙?zhí)淄?/span>1中,進(jìn)行萃取。萃取液液面達(dá)到虹吸管3頂端時(shí),經(jīng)虹吸管3返回?zé)浚瑥亩鴮?shí)現(xiàn)連續(xù)萃取。
(4)萃取完全后,硼氫化鈉位于______________(填“圓底燒瓶”或“索氏提取器”)中。
(5)與常規(guī)的萃取相比,采用索氏提取法的優(yōu)點(diǎn)是______________。
Ⅲ.某同學(xué)欲通過(guò)測(cè)定硼氫化鈉與水反應(yīng)生成氫氣的體積來(lái)測(cè)定硼氛化鈉產(chǎn)品的純度(雜質(zhì)與水不反應(yīng))。
(6)硼氫化鈉與水反應(yīng)生成氫氣和偏硼酸鈉,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。
(7)該同學(xué)稱(chēng)取0.7 g樣品,測(cè)得生成氣體的體積為1.4 L(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況),則樣品中硼氫化鈉的純度為________%(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】實(shí)驗(yàn)室用下圖所示的裝置制取乙酸乙酯
(1)在大試管中加入碎瓷片然后配制一定比例的乙醇、乙酸和濃硫酸的混合液,然后輕輕振蕩試管使之混合均勻,加入碎瓷片的目的的________。
(2)裝置中通蒸氣的導(dǎo)管要插在飽和的Na2CO3溶液的液面上而不能插入溶液中,目的是____________。
(3)圖中右邊試管中試劑是_________________。作用是①__________________②_______________________________③____________________________。
(4)分離得到乙酸乙酯的方法是____________,分離需要的玻璃儀器是______________________。
(5)寫(xiě)出制乙酸乙酯的方程式____________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】短周期元素X、Y、Z、W、R的化合價(jià)與原子序數(shù)的關(guān)系如下圖所示.下列說(shuō)法不正確的是( 。
A. X、Y都存在同素異形現(xiàn)象
B. 工業(yè)上常用W的氧化物為原料制取單質(zhì)W
C. Z和Y形成的化合物中只存在離子鍵
D. 常溫下單質(zhì)W不能溶于R的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的濃溶液
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】阿伏加德羅常數(shù)的值為。下列說(shuō)法正確的是
A. 1L0.1mol·NH4Cl溶液中, 的數(shù)量為0.1
B. 2.4gMg與H2SO4完全反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.1
C. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24LN2和O2的混合氣體中分子數(shù)為0.2
D. 0.1mol H2和0.1mol I2于密閉容器中充分反應(yīng)后,其分子總數(shù)為0.2
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】
化合物G是治療高血壓的藥物“比索洛爾”的中間體,一種合成G的路線(xiàn)如下:
已知以下信息:
①A的核磁共振氫譜為單峰;B的核磁共振氫譜為三組峰,峰面積比為6∶1∶1。
②D的苯環(huán)上僅有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫;1molD可與1mol NaOH或2mol Na反應(yīng)。
回答下列問(wèn)題:
(1)A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為____________。
(2)B的化學(xué)名稱(chēng)為____________。
(3)C與D反應(yīng)生成E的化學(xué)方程式為____________。
(4)由E生成F的反應(yīng)類(lèi)型為____________。
(5)G是分子式為____________。
(6)L是D的同分異構(gòu)體,可與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng),1mol的L可與2mol的Na2CO3反應(yīng),L共有______種;其中核磁共振氫譜為四組峰,峰面積比為3∶2∶2∶1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為___________、____________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】一種含鋁、鋰、鈷的新型電子材料,生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢料數(shù)量可觀,廢料中的鋁以金屬鋁箔的形式存在;鈷以Co2O3·CoO的形式存在,吸附在鋁箔的單面或雙面;鋰混雜于其中。從廢料中制取高純碳酸鈷(CoCO3)的工藝流程如圖:
(1)寫(xiě)出一條加快堿溶速率的措施__。
(2)過(guò)程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后,再加入Na2S2O3溶液浸出鈷。則浸出鈷的離子反應(yīng)方程式為__(產(chǎn)物中只有一種酸根)。該過(guò)程不能用鹽酸代替硫酸進(jìn)行酸化,原因是_。
(3)過(guò)程Ⅲ中碳酸鈉溶液的作用是沉淀Al3+和Li+,寫(xiě)出沉淀Al3+的離子方程式__。
(4)過(guò)程Ⅳ沉鈷的離子方程式是__。
(5)CoCO3可用于制備鋰離子電池的正極材料LiCoO2,其生產(chǎn)工藝是將n(Li):n(Co)=l:l的Li2CO3和CoCO3的固體混合物在空氣中加熱至700℃~900℃。試寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式__。
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