【題目】合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)是重要的化工原料,可利用合成氣在催化劑存在下直接制備二甲醚(CH3OCH3)。

己知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ·mol-1

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1 kJ·mol-1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-24.5 kJ·mol-1

(1)工業(yè)上用CO2和H2在一定條件下反應(yīng)直接制備二甲醚,主反應(yīng)為:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

①要使該反應(yīng)速率和產(chǎn)率都增大,應(yīng)該采取的措施是__________;若想減少副反應(yīng),大幅度提高二甲醚在產(chǎn)物中所占比率的關(guān)鍵因素是__________。

②一定條件下.上述主反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后,若改變反應(yīng)的某一個條件,下列變化能說明平衡一定向正反應(yīng)方向移動的是__________(填標(biāo)號)。

a.逆反應(yīng)速率先增大后減小 b.H2的轉(zhuǎn)化率增大

c.反應(yīng)物的體積百分含量減小 d.容器中的變小

③在某壓強(qiáng)下,制備二甲醚的反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時CO2的轉(zhuǎn)化率如圖(a)所示。T1溫度下,將6molCO2和12molH2充入10L的密閉容器中, 5 min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),則05 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OCH3)=__________;KA、 KB、 KC三者之間的大小關(guān)系為___________

(2)在適當(dāng)條件下由CO和H2直接制備二甲醚,另一產(chǎn)物為水蒸氣。

①該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_______________________________

②CO的轉(zhuǎn)化率、二甲醚的產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖(b)所示,請解釋290℃后升高溫度,CH3OCH3產(chǎn)率逐漸走低的原因可能是________________________________

【答案】適當(dāng)增大壓強(qiáng) 選擇合適的催化劑 b 0.036 mol·L-1·min-1 KAKCKB 2CO(g)+4H2(g)==CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7 kJ·mol-1 生成二甲醚的反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆移,產(chǎn)率降低

【解析】

(1)①要使該反應(yīng)速率和產(chǎn)率都增大,即平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行,據(jù)此分析;

②a.逆反應(yīng)速率先增大后減小,可能是增大生成物濃度,平衡逆向移動;

b.H2的轉(zhuǎn)化率增大,平衡一定正向移動;

c.反應(yīng)物的體積百分含量減小,可能是增大生成物濃度,平衡逆向移動;

d.容器中的變小,可能是減小二氧化碳物質(zhì)的量,平衡逆向移動;

③T1溫度下,將6molCO2和12molH2充入10L的密閉容器中,由圖象可知,5min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時二氧化碳轉(zhuǎn)化率為60%,則生成CH3OCH3的物質(zhì)的量為6mol× 60%×1/2= 1.8mol,平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)不變。

(2)①. ① CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ·mol-1

②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1 kJ·mol-1

③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-24.5 kJ·mol-1

①×2-②×2+③得2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7 kJ·mol-1,據(jù)此分析;

②.CO的轉(zhuǎn)化均為放熱反應(yīng),溫度較低時轉(zhuǎn)化率較高,但CO轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物較多,轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物較少。

(1)①要使該反應(yīng)速率和產(chǎn)率都增大,即平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行,故應(yīng)該采取的措施是加壓,向氣體體積減小的方向移動,即向正反應(yīng)方向進(jìn)行;減少副反應(yīng),大幅度提高二甲醚在產(chǎn)物中所占比率的關(guān)鍵因素是催化劑, 故答案為:適當(dāng)增大壓強(qiáng);選擇合適的催化劑。

②a.逆反應(yīng)速率先增大后減小,可能是增大生成物濃度,平衡逆向移動,故a錯誤;

b.H2的轉(zhuǎn)化率增大,平衡一定正向移動, 故b正確;

c.反應(yīng)物的體積百分含量減小,可能是增大生成物濃度,平衡逆向移動,故c錯誤;

d.容器中的變小,可能是減小二氧化碳物質(zhì)的量,平衡逆向移動,故d錯誤;

故選b。

③T1溫度下,將6molCO2和12molH2充入10L的密閉容器中,由圖象可知,5min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時二氧化碳轉(zhuǎn)化率為60%,則生成CH3OCH3的物質(zhì)的量為6mol× 60%×1/2= 1.8mol,所以平均反應(yīng)速率v(CH3OCH3)= 0.036 mol·L-1·min-1 ,平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)不變,所以KAKC,在相同投料比時,T1溫度下二氧化碳轉(zhuǎn)化率大,所以T1溫度下正向進(jìn)行程度比T2溫度大,則KAKCKB,故答案為:0.036 mol·L-1·min-1 ;KAKCKB。

(2)①. ① CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ·mol-1

②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1 kJ·mol-1

③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-24.5 kJ·mol-1

①×2-②×2+③得2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7 kJ·mol-1

故答案為:2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7 kJ·mol-1

②原因可能是CO的轉(zhuǎn)化均為放熱反應(yīng),溫度較低時轉(zhuǎn)化率較高,但CO轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物較多,轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物較少。

故答案為: 生成二甲醚的反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆移,產(chǎn)率降低。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】1000g溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量來表示的溶液濃度叫質(zhì)量物質(zhì)的量濃度,其單位是mol/kg。5mol/kg的硫酸的密度是1.29g/cm3,則其物質(zhì)的量濃度是(

A. 3.56mol/LB. 4.33mol/LC. 5.00mol/LD. 5.23mol/L

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【題目】我國自主研制的C919大型客機(jī)的機(jī)身大量采用第三代鋁鋰合金減重并提高剛度。某鋁鋰合金成分(質(zhì)量百分比)如下(Bal指剩余的百分含量)

成分

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Zn

Ti

Li

Al

含量

0.08

0.1

2.93.5

0.5

0.250.8

0.25

0.1

0.81.1

Bal

為了使合金具有高耐腐性能,通常先用酸腐蝕除去鋁鋰合金表面的氧化層,再進(jìn)行氧化處理,并進(jìn)行適當(dāng)封閉,以提高合金表面耐腐蝕性能。仔細(xì)閱讀上述信息,回答下列問題:

(1)鋁鋰合金可用于制造飛機(jī),鋁鋰合金材料的主要特點是______________________________

(2)鋁元素原子核外有_____種不同運動狀態(tài)的電子,最外層電子排布式為___________。

(3)堿腐蝕工藝采用4060g/LNaOH溶液,在4055℃下處理0.52min時間。寫出堿腐蝕主要反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________(寫一個即可)

(4) 鎂與鋁也是構(gòu)成輕合金的兩種常見金屬,請從原子結(jié)構(gòu)角度分析比較它們金屬性的強(qiáng)弱_____________

(5) 向鎂鋁合金滴入鹽酸至恰好全部溶解,再逐漸滴入氫氧化鈉溶液至過量,在滴氫氧化鈉過程中觀察到的現(xiàn)象有:______________________________________;寫出其現(xiàn)象中的一個離子方程式_________________。

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【題目】一種全氫電池的工作原理如圖所示。下列說法不正確的是

A. 電子流向是從吸附層M通過導(dǎo)線到吸附層N

B. Na+從左邊穿過離子交換膜向右邊移動

C. 離子交換膜可用質(zhì)子交換膜

D. 負(fù)極的電極反應(yīng)是:H22e+2OH=2H2O

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【題目】濃度均為0.10mol/L、體積均為V0MOHROH溶液,分別加水稀釋至體積V,pH的變化如圖所示,下列敘述錯誤的是( )

A. MOH的堿性強(qiáng)于ROH的堿性

B. ROH的電離程度:b點大于a

C. 若兩溶液無限稀釋,則它們的c(OH)相等

D. 當(dāng)=2時,若兩溶液同時升高溫度,則增大

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【題目】一定條件下,對于可逆反應(yīng)X(g) + 3Y(g) 2Z(g),若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零),達(dá)到平衡時,X、Y、Z的濃度分別為0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.08 mol/L,則下列判斷不正確的是( )

A. c1:c2 = 1:3 B. 平衡時,Y和Z的生成速率之比為3:2

C. X、Y的轉(zhuǎn)化率相等 D. c3的取值范圍為0 mol/L < c3 < 0.14 mol/L

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在一定溫度下,將氣體0.22 mol X和氣體0.16 mol Y充入5 L恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)2X(g) + Y(g) 2Z(g) △H<0,一段時間后達(dá)到平衡,反應(yīng)過程中測定的數(shù)據(jù)如下表:

t/min

2

4

7

9

n(Y)/mol

0.12

0.11

0.10

0.10

下列說法正確的是( )

A. 該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K = 72.0 L/mol

B. 反應(yīng)前2 min的平均速率υ(Z) = 4.0×10-3 mol/(L·min)

C. 其他條件不變,降低溫度,反應(yīng)達(dá)到新平衡前υ(逆) > υ(正)

D. 其他條件不變,再充入0.1 mo1 X,新平衡時X的轉(zhuǎn)化率將增大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列生產(chǎn)或?qū)嶒炇聦嵰龅南鄳?yīng)結(jié)論不正確的是(  )

選項

事實

結(jié)論

A

工業(yè)制硫酸中,在礦石處理階段,將礦石粉碎再煅燒

增大反應(yīng)物的接觸面積,加快化學(xué)反應(yīng)速率

B

A、B兩支試管中分別加入等體積5%H2O2,在B試管中加入MnO2,B試管中產(chǎn)生氣泡快

當(dāng)其他條件不變時,催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率

C

其他條件相同,Na2S2O3溶液和H2SO4溶液反應(yīng),升高溶液的溫度,析出硫沉淀所需時間變短

當(dāng)其他條件不變時,升高反應(yīng)溫度,化學(xué)反應(yīng)速率加快

D

一定條件下:H2(g)+I(xiàn)2(g) 2HI(g)達(dá)到反應(yīng)平衡,縮小體積顏色加深

c(I2)增大,I2物質(zhì)的量增多

A. A B. B C. C D. D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列實驗過程可以達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?/span>

編號

實驗?zāi)康?/span>

實驗過程

A

配制0.100mol·L-1氨水

用量筒量取10.0mL5.00mol·L-1氨水于燒杯中,加入少量蒸餾水稀釋,轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶中定容

B

探究SO2的還原性

向盛有2mLH2S溶液的試管中緩慢通入SO2,觀察是否有沉淀生成

C

制取并純化溴苯

向FeBr3固體中慢慢加入Br2的苯溶液,充分反應(yīng)后經(jīng)水洗、Na2SO3溶液洗、水洗、分液、干燥,然后蒸餾

D

比較兩種黑色固體FeS和CuS的溶度積

向物質(zhì)的量濃度相同的FeCl2和CuCl2的混合溶液中不斷加入Na2S溶液,觀察沉淀顏色

A. A B. B C. C D. D

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