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【題目】二甲醚(DME)被譽為“21世紀的清潔燃料。由合成氣制備二甲醚的主要原理如下:

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H 1=90.7 kJ·mol-1 K1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H 2=23.5 kJ·mol-1 K2

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H 3=41.2kJ·mol-1 K3

回答下列問題:

(1)則反應3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)H=______kJ·mol-1,該反應的平衡常數K=________(用K1K2、K3表示)

(2)下列措施中,能提高(1)CH3OCH3產率的有__________。

A.使用過量的CO B.升高溫度 C.增大壓強

(3)一定溫度下,0.2molCO0.1molH2O通入2L恒容密閉容器中,發(fā)生反應③,5分鐘時達到化學平衡,平衡后測得H2的體積分數為0.1。則5分鐘v(H2O)=_______________,CO的轉化率α(CO)=___________。

(4)將合成氣以=2通入1 L的反應器中,一定條件下發(fā)生反應:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H,其CO的平衡轉化率隨溫度、壓強變化關系如圖1所示,下列說法正確的是___________。

A.H <0 B.P1>P2>P3

C.若在P3316℃時,起始時=3,則平衡時,α(CO)小于50

(5)采用一種新型的催化劑(主要成分是Cu-Mn的合金),利用COH2制備二甲醚(DME)。觀察圖2回答問題。催化劑中約為___________時最有利于二甲醚的合成。

【答案】-246.1 K12·K2·K3 AC 0.003 15 AB 2.0(2-3之間即可)

【解析】

(1)化學平衡常數是指:一定溫度下,可逆反應到達平衡時,生成物的濃度系數次冪之積與反應物的濃度系數次冪之積的比,固體、純液體不需要在化學平衡常數中寫出;根據蓋斯定律,將已知的熱化學方程式疊加,可得到待求的反應的熱化學方程式及其反應熱;

(2)提高CH3OCH3產率,改變條件應使平衡正向移動,結合平衡移動原理分析解答;

(3)根據物質轉化關系,結合平衡時H2的含量,計算反應消耗的H2O、CO的物質的量,然后根據物質反應速率和轉化率的含義計算;

(4)A.根據壓強一定時,隨溫度升高CO的轉化率減小判斷反應的熱效應;

B.根據溫度不變時CO的轉化率遇壓強的關系判斷幾個反應的壓強大小;

C.增大氫氣的用量,平衡正向移動,CO的轉化率增大;

(5)CO的轉化率最大,生成二甲醚的選擇性最大時最好。

(1)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H 1=90.7 kJ·mol-1 K1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H 2=23.5 kJ·mol-1 K2

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H 3=41.2kJ·mol-1 K3

根據蓋斯定律,①×2++③得3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g) H=-246.1kJ/mol;該反應是①×2++③疊加而來,根據化學平衡常數的含義可知K= K12·K2·K3;

(2)A.增大反應物的濃度平衡正移,更多的CH3OCH3生成,能提高CH3OCH3產率,A正確;

B.該反應的正反應為放熱反應,升高溫度平衡逆向移動,則CH3OCH3產率會降低,B錯誤;

C.該反應正方向為氣體體積減小的方向,所以增大壓強平衡正移,能提高CH3OCH3產率,C正確;

故合理選項是AC

(3)一定溫度下,0.2molCO0.1molH2O通入2L恒容密閉容器中,發(fā)生反應③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),5分鐘時達到化學平衡,假設反應的CO的物質的量為x,則平衡時各種氣體物質的量分別是n(CO)=(0.2-x)mol,n(H2O)=(0.01-x)moln(H2)=n(CO2)=xmol,由于該反應是反應前后氣體體積相等的反應,所以平衡后混合氣體的物質的量n()=0.2mol+0.1mol=0.3mol,測得H2的體積分數為0.1,則n(H2)=0.1×(0.2+0.1)mol=0.03mol,則5分鐘 n(H2O)=n(CO)=0.03mol,所以v(H2O)==0.003mol/(Lmin)CO的轉化率α(CO)=×100%=15%;

(4)A.由圖可知,壓強一定時,隨溫度升高CO的轉化率減小,說明升高溫度平衡逆向移動,則正反應為放熱反應,故H<0A正確;

B.正反應為氣體體積減小的反應,增大壓強平衡正向移動,CO的轉化率增大,所以P1>P2>P3,故B錯誤;

C.若在P3316℃時,起始時=3,則增大了氫氣的量,增大氫氣的濃度,平衡正移,CO的轉化率增大,所以CO轉化率大于50%,C錯誤;

故合理選項是AB;

(5)由圖可知當催化劑中約為2.0時,CO的轉化率最大,生成二甲醚的最多。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】溴化鈣晶體(CaBr2·2H2O)為白色固體,易溶于水,可用于制造滅火劑、制冷劑等。一種制備溴化鈣晶體的工藝流程如下:

(1)實驗室模擬海水提溴的過程中,用苯萃取溶液中的溴,分離溴的苯溶液與水層的操作(裝置如圖)

使玻璃塞上的凹槽對準漏斗上的小孔,將活塞擰開,使下面的水層慢慢流下,待有機層和水層界面與活塞上口相切即關閉活塞,_______________

(2)“合成主要反應的化學方程式為__________________。合成溫度控制在70℃以下,其原因是_________。投料時控制n(Br2)n(NH3)=10.8,其目的是_________________。

(3)“濾渣的主要成分為____________(填化學式)。

(4)“濾液呈強堿性,其中含有少量BrO-、BrO3-,請補充從濾液中提取CaBr2·2H2O的實驗操作:加熱驅除多余的氨,用氫溴酸調節(jié)濾液呈酸性,加入活性炭脫色,用砂芯漏斗過濾,___________________[實驗中須使用的試劑:氫溴酸、活性炭、乙醇;除常用儀器外須使用的儀器:砂芯漏斗,真空干燥箱]

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】如圖是元素周期表的一部分,根據①~⑧在周期表中的位置按題目要求回答:

周期

A

0

1

A

A

A

A

A

A

2

3

(1)寫出⑧的氫化物和②的氫化物反應的化學方程式________。

(2)在元素①~⑧中,非金屬性最強的元素是________(填元素名稱)。

(3)寫出元素②的最高價氧化物對應水化物的電離方程式________。

(4)寫出⑤⑧最高價氧化物的水化物之間的離子反應________________。

(5)由②和⑧組成的化合物中各原子均滿足穩(wěn)定結構,寫出該化合物的結構式________________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】我國科學家設計了一種太陽能驅動的H2S分解裝置,工作原理如圖所示。下列敘述正確的是(

A.甲區(qū)發(fā)生反應的離子方程式為:2Fe3++S2-=2Fe2++S↓

B.理論上每生成1molS時,H+由質子交換膜右側向左側移動的物質的量為2mol

C.丙區(qū)發(fā)生的電極反應為:H4[SiW12O40]+2e-+2H+=H6[SiW12O40]

D.丁區(qū)H6[SiW12O40]在催化劑表面發(fā)生電化學反應生成H4[SiW12O40]H2

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】.50mL0.50mol/L的鹽酸與50mL0.55mol/L的氫氧化鈉溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應,通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱;卮鹣铝袉栴}:

(1)燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是______________

(2)環(huán)形玻璃攪拌棒_______(不能”)用環(huán)形鐵質攪拌棒代替,其原因是________;

(3)實驗時氫氧化鈉溶液的濃度要用0.55 mol/L的原因是___________。實驗中若改用60 mL 0.50 mol/L的鹽酸與50 mL 0.55 mol/L的氫氧化鈉溶液進行反應, 與上述實驗相比,所放出的熱量______ (相等”“不相等”),若實驗操作均正確,則所求中和熱_______ (相等”“不相等”)。

(4)已知在稀溶液中,強酸和強堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O時,放出57.3 kJ的熱量,則上述反應的熱化學方程式為:________。

.FeSO4可轉化為FeCO3,FeCO3在空氣中加熱反應可制得鐵系氧化物材料。已知25℃,101 kPa時:

4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=-1648 kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393 kJ·mol-1

2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) ΔH=-1480 kJ·mol-1

FeCO3在空氣中加熱反應生成Fe2O3的熱化學方程式是___________

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】一定溫度下,可逆反應在體積固定的密閉容器中反應,達到平衡狀態(tài)的標志是( )

①單位時間內生成nmolO2,同時生成2nmol

②混合氣體的壓強不再改變

③混合氣體的平均相對分子質量不再改變

④單位時間內生成nmolO2,同時生成2nmolNO

⑤混合氣體的顏色不再改變

⑥用、NO、的物質的量濃度變化表示的反應速率的比為221

A.①④⑤⑥B.①②③⑤C.②③④⑥D.以上全部

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】在一定溫度下,反應2XY(g)X2(g)+Y2(g) 達到平衡的標志是

A. 單位時間內,生成nmolX2的同時,生成nmolXY

B. 單位時間內, 生成nmolX2的同時,生成nmolY2

C. 單位時間內,生成2nmolXY的同時,消耗nmolY2

D. 單位時間內,生成nmolX2的同時,消耗nmolY2

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】已知聯(lián)氨(N2H4)在水中的電離方程式為N2H4+H2ON2H5++OH-N2H5++H2ON2H62++OH-。常溫下,將鹽酸逐滴加到聯(lián)氨的水溶液中,混合溶液的pOH[pOH=-lgc(OH-)]隨離子濃度變化的關系如圖所示。下列敘述錯誤的是(

A.曲線X表示pOHlg的變化關系

B.反應N2H62++H2ON2H5++H3O+的平衡常數K=10-15

C.聯(lián)氨的溶液加水稀釋時聯(lián)氨的電離程度逐漸增大

D.N2H5Cl的水溶液中存在等式:c(N2H62+)+c(H3O+)=c(N2H4)+c(OH-)

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】常見的太陽能電池有單晶硅或多晶硅太陽能電池、GaAs太陽能電池及銅銦鎵硒薄膜太陽能電池等。請回答下列問題:

1)基態(tài)硒原子的價電子排布式為___H2O的沸點高于H2Se的沸點(42),其原因是___。

2)已知GaCl3晶體熔點為77.9℃,沸點為201.3℃,GaCl3品體類型為____。

3Na3AsO4中陰離子的空間構型為_____,As原子采取_____雜化。

4)高溫下CuO容易轉化為Cu2O,試從原子結構角度解釋原因:_____。

5)鋅與銅位于同一周期。硫化鋅的晶胞結構如圖所示,S2周圍等距離且最近的Zn2+個數為____;若晶胞邊長為dpm,則硫化鋅的密度為____g·cm3(不必簡化)

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