【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:

2H2g)+COg)=CH3OHgΔH=-90.8 kJ·mol-1

2CH3OHg)=CH3OCH3g)+H2OgΔH=-23.5 kJ·mol-1

COg)+H2Og)=CO2g)+H2gΔH=-41.3 kJ·mol-1

請(qǐng)回答下列問(wèn)題。

(1)由 H2CO直接制備二甲醚的總反應(yīng):3H2g)+3COg)=CH3OCH3g)+CO2g)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)2CH3OHgCH3OCH3g)+H2Og)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___(填“>”“<”或“=”)v。

②若加入CH3OH后,經(jīng)10 min反應(yīng)達(dá)到平衡,此時(shí)cCH3OH)=________,該時(shí)間段內(nèi)vCH3OH)=________。

(3)有研究者在催化劑(含CuZnAlOAl2O3)、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:①2H2g)+COg)=CH3OHgΔH=-90.8 kJ·mol-1

2CH3OHg)=CH3OCH3g)+H2OgΔH=-23.5 kJ·mol-1

COg)+H2Og)=CO2g)+H2gΔH=-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==1.86400,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。

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】0.2 mol·L1KI溶液和0.05 mol·L1 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++2I2Fe2++I2的是

實(shí)驗(yàn)編號(hào)

實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

滴入KSCN溶液

溶液變紅色

滴入AgNO3溶液

有黃色沉淀生成

滴入K3[Fe(CN)6]溶液

有藍(lán)色沉淀生成

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】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.x1

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_____________________________________________________________________________。

(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+Li+,寫出沉淀Al3+的離子方程式__。

4)過(guò)程Ⅳ沉鈷的離子方程式是__。

5CoCO3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)=llLi2CO3CoCO3的固體混合物在空氣中加熱至700℃~900℃。試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式__。

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