【題目】二甲醚又稱甲醚,簡稱 DME,熔點(diǎn)-141.5℃,沸點(diǎn)-24.9℃,與石油液化氣(LPG)相似,被譽(yù)為“21世紀(jì)的清潔燃料”。 由合成氣(CO、H2)制備二甲醚的反應(yīng)原理如下:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-90.0kJ·mo l -1
②2 CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-20.0kJ·mo l -1
回答下列問題:
(1)已知:H2O(1) =H2O(g) △H= +44.0kJ/mol,若由合成氣(CO、H2) 制備 1molCH3OCH3(g),且生成 H2O(1),其熱化學(xué)方程式為___________________________________。
(2)有人模擬該制備原理:500K時(shí),在2L的密閉容器中充入2mol CO和6molH2,5min達(dá)到平衡,平衡時(shí)測得c(H2)=1.8mo l·L-1, c(CH3OCH3)=0.2mo l·L-1,此時(shí) CO的轉(zhuǎn)化率為__________。可逆反應(yīng)②的平衡常數(shù) K2=_____________________ _。
(3)在體積一定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②,如果該反應(yīng)的平衡常數(shù) K2 值變小,下列說法正確的是________________________。
A. 平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) B. 平衡移動(dòng)的原因是升高了溫度
C. 達(dá)到新平衡后體系的壓強(qiáng)不變 D. 容器中 CH3OCH3 的體積分?jǐn)?shù)減小
(4)一定條件下在恒溫恒容的密閉容器中,按不同投料比充入 CO(g)和 H2(g)進(jìn)行反應(yīng)①,平衡時(shí) CO(g)和 H2(g)的轉(zhuǎn)化率如圖1所示,則a=________ (填數(shù)值)。
(5)綠色電源“二甲醚燃料電池”的結(jié)構(gòu)如圖 2 所示,電解質(zhì)為 熔 融 態(tài) 的 碳 酸 鹽 (如 熔 融K2CO3),其中 CO2 會(huì)參與電極反應(yīng)。 工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)為______________ 。
(6)對(duì)于反應(yīng)CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) △H1= + 41.2kJ/mol在一個(gè)絕熱的固定容積的容器中,判斷此反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是______________。
①體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化 ②混合氣體的密度不變 ③混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變 ④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變 ⑤體系的溫度不再發(fā)生變化 ⑥υ(CO2)正=υ(H2O)逆
【答案】 2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(l ) △H2=-244.0kJ·mo l -1 60% 1 BD 2 CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+ ①④⑤⑥
【解析】(1)①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-90.0kJ·mo l -1,②2 CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-20.0kJ·mo l -1,③H2O(1) =H2O(g) △H= +44.0kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律,將①×2+②-③得:2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(l ) △H2=(-90.0kJ/mo l )×2+(-20.0kJ/mo l )-(+44.0kJ/mol)=-244.0kJ/mo l ,故答案為:2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(l ) △H2=-244.0kJ/mo l ;
(2) CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量(mol/L) 13 0
轉(zhuǎn)化量(mol/L)0.61.2 0.6
平衡量(mol/L)0.41.8 0.6
α(CO)= ×100%=60%;
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始量(mol/L)0.6 0 0
轉(zhuǎn)化量(mol/L)0.40.2 0.2
平衡量(mol/L)0.2 0.2 0.2
k==
(3)在體積一定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②,反應(yīng)②為2 CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-20.0kJ·mo l -1。如果該反應(yīng)的平衡常數(shù) K2 值變小,說明平衡逆向移動(dòng)。A. 平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),故A錯(cuò)誤;B. 正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,故B正確;C. 體系的溫度升高,氣體的壓強(qiáng)增大,故C錯(cuò)誤;D. 平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),容器中 CH3OCH3 的體積分?jǐn)?shù)減小,故D正確;故選BD;
(4)一定條件下在恒溫恒容的密閉容器中,按不同投料比充入 CO(g)和 H2(g)進(jìn)行反應(yīng)①,①為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-90.0kJ·mo l -1。根據(jù)圖像,平衡時(shí) CO(g)和 H2(g)的轉(zhuǎn)化率相等,H2(g)和CO(g)的投料比需要與化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比相等,因此a=2,故答案為:2;
(5)反應(yīng)本質(zhì)是二甲醚的燃燒,原電池二甲醚在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng),二甲醚放電生成二氧化碳與氫離子,電極反應(yīng)式為 CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+,故答案為:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+;
(6)①由反應(yīng)可知,雖然反應(yīng)前后氣體的系數(shù)不變,但該反應(yīng)絕熱的固定容積的容器中進(jìn)行,溫度發(fā)生變化,也會(huì)影響壓強(qiáng),所以體系中的壓強(qiáng)不發(fā)生變化,能判斷平衡,故①正確;②因體積不變,氣體的總質(zhì)量不變,所以混合氣體的密度始終不變,不發(fā)生變化,不能判斷平衡,故②錯(cuò)誤;③氣體的總質(zhì)量不變,物質(zhì)的量又不變,所以混合氣體的平均摩爾質(zhì)量始終不變,即平均相對(duì)分子質(zhì)量不變,所以平均相對(duì)分子質(zhì)量不變不能判斷平衡,故③錯(cuò)誤;④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變,由平衡的特征“定”可知,則化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故④正確;⑤體系的溫度不再發(fā)生變化,則化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故⑤正確;⑥υ(CO2)正=υ(H2O)逆,由平衡的特征“等”可知,則化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故⑥正確;故選:①④⑤⑥。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】將10 mL 5 mol/L 的HCl溶液稀釋到 200 mL,從中取出5 mL,這5 mL溶液的物質(zhì)的
量濃度為
A、0.5 mol/LB、0.25 mol/LC、0.1 mol/LD、1 mol/L
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】用CO合成甲醇(CH3OH)的化學(xué)方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H<0,按照相同的物質(zhì)的量投料,測得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示.下列說法正確的是
A.溫度: T1>T2>T3
B.正反應(yīng)速率:υ(b)>υ(d) υ(a)>υ(c)
C.平衡常數(shù):K(a)>K(c) K(b)=K(d)
D.平均摩爾質(zhì)量: M(b)>M(d) M(a)<M(c)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】1869年,俄國化學(xué)家門捷列夫制作出了第一張?jiān)刂芷诒?/span>,揭示了化學(xué)元素間的內(nèi)在聯(lián)系,成為化學(xué)史上的重要里程碑之一。下列有關(guān)元素周期表的說法正確的是
A. 元素周期表共有18個(gè)族 B. 第IA族的元素全部是金屬元素
C. 元素周期表含元素最多的族是第IIIB族 D. 第四周期共含32種元素
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,X、Y、Z原子序數(shù)之和是W的2倍,X、Z在周期表中的相對(duì)位置如圖所示,X的最低負(fù)價(jià)絕對(duì)值與其原子最外層電子數(shù)相等。下列說法不正確的是
A. 原子半徑:Y>Z>W B. 一定條件下,Y可置換出X
C. 氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性:Z>W D. 熔點(diǎn)YW2>XW4
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【題目】下列關(guān)于化學(xué)鍵的敘述正確的是
A. 離子化合物一定不含共價(jià)鍵
B. 化學(xué)鍵的形成與原子結(jié)構(gòu)無關(guān)
C. 化學(xué)鍵主要通過原子的價(jià)電子間的轉(zhuǎn)移或共用來實(shí)現(xiàn)
D. 離子鍵可能存在于共價(jià)化合物中
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在一定溫度下,將6 mol CO2和8 mol H2充入2L恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0,一段時(shí)間后達(dá)到平衡。反應(yīng)過程中測定的數(shù)據(jù)如下表。
(1)反應(yīng)前4min的平均速率v(CO2)= ________________ mol/(L·min)
(2)達(dá)到平衡時(shí)速率之比v(CO2):v(H2):v(CH3OH):v(H2O)=_________
(3)達(dá)到平衡時(shí),H2的轉(zhuǎn)化率為____________ ;CO2平衡濃度是_____mol/L
(4)該溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_____________
(5)達(dá)到平衡時(shí)降低溫度,平衡向_______________(填正反應(yīng)或逆反應(yīng))方向移動(dòng);達(dá)到平衡時(shí)速率與原平衡速率比較(填變大,不變或減小)_________
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知在標(biāo)況下的四種氣體①6.72LCH4 ②3.01×1023個(gè)HCl分子 ③13.6克H2S④0.2molNH3用相應(yīng)的序號(hào)填寫下列空白:
(1)體積最大的是;
(2)原子數(shù)最多的是;
(3)質(zhì)量最小的是;
(4)含氫原子數(shù)最少的是
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列關(guān)于氧化物的敘述正確的是
A. 金屬氧化物都是堿性氧化物
B. 與水反應(yīng)可生成含酸的氧化物都是酸性氧化物
C. 酸性氧化物都可以與強(qiáng)堿反應(yīng)
D. 不能跟酸反應(yīng)的氧化物一定能和堿反應(yīng)
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