【題目】荊門天茂實(shí)業(yè)集團(tuán)為新能源領(lǐng)域的先行者,在中南地區(qū)擁有最大的甲醇裝置并已建成年產(chǎn)50萬噸二甲醚裝置。由合成氣(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制備二甲醚,涉及如下反應(yīng)。

甲醇合成反應(yīng):(i)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1=-90.1kJmol-1

二甲醚合成反應(yīng):(ii)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H2=-23.9kJmol-1

(iii)2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)H3=-29.1kJmol-1

回答下列問題:

(1)Al2O3是合成氣直接制備二甲醚反應(yīng)催化劑的主要成分之一。工業(yè)上以鋁土礦制備較高純度Al2O3的主要工藝流程是(以化學(xué)方程式表示) 、2Al(OH)3 Al2O3 +3H2O。

(2)一定溫度時,反應(yīng)(i)的平衡常數(shù)數(shù)值Kp = 4.80×10-2,向容器中充入2 mol H2和1 molCO,反應(yīng)(i)達(dá)平衡狀態(tài)時,甲醇的分壓p(CH3OH)=24.0 kPa,則平衡時,混合氣體中CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為__________(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度所得的平衡常數(shù),分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(3)二甲醚合成反應(yīng)過程中兩反應(yīng)能量變化如圖所示:

反應(yīng)速率較大的是__________(填序號 ii”、“ iii”),說明原因

若在容器中加入催化劑,則E2 - E1將__________(填“變大”、“不變”或“變小”)。

(4)由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學(xué)方程式為 。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理,分析增加壓強(qiáng)對直接制備二甲醚反應(yīng)的影響

【答案】1Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4;2NaAl(OH)4+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3

261.5%;3ii;反應(yīng)ii活化能低,在相同條件下反應(yīng)速率較大不變;

42CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H=-204.1kJ/mol;該反應(yīng)氣體分子數(shù)減少,壓強(qiáng)升高使平衡右移,COH2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加;壓強(qiáng)升高使COH2濃度增加,反應(yīng)速率增大。

【解析】

試題分析:(1)氧化鋁表現(xiàn)兩性,可以是Al2O3+2NaOH=2NaAlO2H2O、NaAlO2CO2+2H2O=NaHCO3Al(OH)3,也可以是Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O、AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3+3NH4;(2)設(shè)開始時CO的壓強(qiáng)為p,H2的壓強(qiáng)為2p,

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

起始: p 2p 0

變化: 24 48 24

平衡:p-24 2p-48 24

Kp=24/[(p-24)×(2p-48)2] =4.80×102,解得p=19.0kPa,甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=分壓/總壓=24/(3×29-48)×100%=61.5%;(3)根據(jù)能量變化,活化能越低,活化分子越多,化學(xué)反應(yīng)速率越快,即反應(yīng)反應(yīng)速率較大的是ii;E2E1是反應(yīng)的焓變,焓變只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān),使用催化劑只降低活化能,對焓變無影響,因此E2E1不變;(4)2×(i)+(ii):2CO(g) + 4H2(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) H=2H1H2=-204.1kJ·mol1;該反應(yīng)氣體分子數(shù)減少,壓強(qiáng)升高使平衡右移,CO和H2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加;壓強(qiáng)升高使CO和H2濃度增加,反應(yīng)速率增大。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】軍事上的“地表偽裝”是使軍事保護(hù)的外觀色彩、紅外反射與環(huán)境吻合。BASF是在20世紀(jì)70年代開發(fā)的系新型紅外偽裝還原染料,該染料為橄欖色或黑色。其化學(xué)結(jié)構(gòu)為:

請完成下列問題:

(1)染料BASF的分子式可表示為C2n+24HxN2O6,則x=___________。

(2)1mol該物質(zhì)與Na反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的量及在催化劑作用下加成所需氫氣的量,其最大值(物質(zhì)的量)分別為_____________、____________。

(3)當(dāng)n=3時,其中碳原子上的一氯取代物可能有__________種。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下面是甲、乙、丙三位同學(xué)制取乙酸乙酯的過程,請你參與并協(xié)助他們完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹恐迫∫宜嵋阴?/span>

【裝置設(shè)計】甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計了下列三套實(shí)驗(yàn)裝置:

請從甲、乙兩位同學(xué)設(shè)計的裝置中選擇一種作為實(shí)驗(yàn)室制取乙酸乙酯的裝置,我選擇的裝置是 (選填 “甲”或 “乙”)。丙同學(xué)將甲裝置中的玻璃管改成了球形干燥管除起冷凝作用外,它的另一重要作用是 。

【問題討論】

a.根據(jù)試管②中觀察到的現(xiàn)象,可知乙酸乙酯的物理性質(zhì)有:

無色油狀液體、 、

b.試管②中飽和 Na2CO3 溶液的作用是 (填編號)。

A.溶解乙醇 B.降低乙酸乙酯的溶解度 C.中和乙酸

c.從試管②中分離出乙酸乙酯的實(shí)驗(yàn)操作是

d.生成乙酸乙酯的化學(xué)反應(yīng)方程式 。

e.乙醇在銅或銀作催化劑時,可以被氧化為一種有刺激性氣味的物質(zhì),寫出該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】現(xiàn)有下列九種物質(zhì): H2 CuO CO2 NaHSO4 Ba(OH)2固體 氨水 稀硝酸 熔融Al2(SO4)3。

(1)上述狀態(tài)下可導(dǎo)電的是____________;屬于電解質(zhì)的是____________;屬于非電解質(zhì)的是______________。(填序號)

(2)寫出、在水中的電離方程式 。

(3)34.2 g 溶于水配成250 mL溶液,SO的物質(zhì)的量濃度為___________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列反應(yīng)中,反應(yīng)產(chǎn)物的總焓大于反應(yīng)物總焓的是( )

A.氫氣在氧氣中燃燒 B.鐵絲在氧氣中燃燒

C.硫在氧氣中燃燒 D.焦炭在高溫下與水蒸氣反應(yīng)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】實(shí)驗(yàn)室可用KMnO4和濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣。

KMnO4+HCl=KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O未配平

1配平化學(xué)方程式,并用單線橋標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。

2將上述配平的化學(xué)方程式改寫為離子方程式 。

3濃鹽酸在反應(yīng)中顯示出來的性質(zhì)是________________

只有還原性 還原性和酸性

只有氧化性 氧化性和酸性

4若產(chǎn)生0.5molCl2,則被氧化的HCl mol,轉(zhuǎn)移的電子的數(shù)目約為___________

5一定條件下,KMnO4還可以氧化其他還原性物質(zhì)。

MnO4+C2O42+ = Mn2+ +CO2↑+

完成上述離子方程式,此反應(yīng)中,發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是 ;若轉(zhuǎn)移1mol電子,生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2 L。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知NO2和N2O4可以相互轉(zhuǎn)化:2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0 ,F(xiàn)將一定量的NO2和N2O4 混合氣體通入體積為1L的恒溫密閉容器中,兩種物質(zhì)的濃度隨時間的變化關(guān)系如下圖所示。下列說法不正確的是(

A.圖中兩條曲線X和Y,其中X表示NO2濃度隨時間的變化

B.a(chǎn)、b、c、d四個點(diǎn)中,表示化學(xué)反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是b和d

C.反應(yīng)進(jìn)行至25min時,曲線變化的原因是加入了0.4molN2O4

D.若要達(dá)到與d相同的平衡狀態(tài),在25min時還能采取的措施是縮小容器的體積

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】298K下,將1mol蔗糖溶解在1L水中,此溶解過程中體系的G = HTSS的變化情況是

A. G>0,S<0 B. G<0S>0 C. G>0,S>0 D. G<0S<0

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】146 g NO2N2O4的混合氣體其分子數(shù)最多接近____________,氧原子數(shù)目為____________

2氣體化合物A分子式可表示為OxFy,已知同溫同壓下10 mL A受熱分解生成15 mL O210 mL F2,則A的化學(xué)式為____________,推斷的依據(jù)為______________________填寫定律的名稱

3NaCl、CaCl2AlCl3三種溶液,分別與足量的AgNO3溶液反應(yīng):

若所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量相等,則生成沉淀的物質(zhì)的量之比是________________;若生成沉淀的質(zhì)量相等,則三種溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量之比_____________。

4現(xiàn)將200mL0.01mol/LNaOH50mL某濃度的CaOH2溶液混合混合后體積變化忽略不計,所得溶液中OH的物質(zhì)的量濃度是0.016mol/L,則CaOH2溶液的物質(zhì)的量濃度是 mol/L

5現(xiàn)有標(biāo)況下VL某氣體,它由雙原子分子構(gòu)成,它的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1。若阿伏加德羅常數(shù)用NA表示,則:

該氣體所含原子數(shù)為____________。

該氣體溶于1L水中不考慮反應(yīng),若所得的溶液的密度為d g·cm-3,其溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為______ _ mol·L-1

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案