题目内容

(共10分)二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用焦炭与水蒸气在高温下的反应产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题:
(1)、制水煤气的主要化学反应方程式为:                   
(2)、煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为:                          
(3)、利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
  ① 2H2(g)CO(g)CH3OH(g)90.8 kJ
  ② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)23.5 kJ
  ③ CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)41.3 kJ
  总反应:3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)Q,其中Q     kJ;
  一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是
     (填字母代号)。
a.低温高压                b.加入催化剂            c.减少CO2的浓度     d.增加CO的浓度
(4)、已知某温度下反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)在一密闭容器中进行到10min时恰好达平衡,测得各组分的浓度如下:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(mol·L)
0.44
0.6
0.6
  比较此时正、逆反应速率数值(单位相同)的大小:(甲醇)   (水)(填“>”、“<”或“=”)。
  反应开始时(CH3OH)      
  该时间内的平均反应速率(CH3OH)     
  该温度下反应的平衡常数值为     。(精确到0.01)
(1).C +H2OCO +H2   (1分)   (2).H2S+Na2CO3 →NaHS + NaHCO3 (1分)
(3).246.4 (2分)        a c  (2分)
(4).>  (1分)   1.64 mol·L1 (1分)        0.12mol/L·min  (1分)      1.86 (1分)
(1)碳在高温下和水蒸气反应,即生成水煤气,反应式为C +H2OCO +H2
(2)两种酸式盐分别是NaHS和 NaHCO3,所以方程式为H2S+Na2CO3 →NaHS + NaHCO3
(3).根据盖斯定律可知,①×2+②+③即得到3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)Q,所以Q=90.8 kJ×2+23.5 kJ+41.3 kJ=246.4kJ。由于正反应是体积减小的、放热的可逆反应,所以a正确。催化剂不能改变平衡状态,b不正确,才是降低生成物的浓度,平衡向正反应方向移动,正确。d中平衡虽然向正反应方向移动,但CO的转化率是降低的,不正确。
(4).根据水利之比是相应的化学计量数之比可知,甲醇的反应速率大于水蒸气的反应速率。平衡时生成水蒸气是0.6mol/L的,则消耗甲醇是1.2mol/L的,所以开始是甲醇的浓度是1.2mol/L+0.44mol/L=1.64mol/L。平衡常数是反应达到化学平衡时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以是
练习册系列答案
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(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式:(系数按顺序填在答题卷上)
___ C+ ___ KMnO4+ ____ H2SO4→____CO2↑+ ____MnSO4 + ____K2SO4+ ____H2
(2)活性炭可处理大气污染物NO。在2 L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质),生成气体E和F。当温度分别在T1和T2时,测得各物质平衡时物质的量如下表:
            物质
n/mol
T/℃
活性炭
NO
E
F
初始
2.030
0.100
0
0
T1
2.000
0.040
0.030
0.030
T2
2.005
0.050
0.025
0.025
①请结合上表数据,写出NO与活性炭反应的化学方程式                  
②根据上述信息判断,温度T1和T2的关系是(填序号)          
a.T1>T2            b.T1<T2        c.无法比较
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(1)已知:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)     △H=-283.0 kJ·mol-1
2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)   △H=-1453.0 kJ·mol-1
则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为                    
(2)工业上常利用反应CO(g)+2H2(g)≒CH3OH(g)  △H<0合成甲醇,在230℃~270℃最为有利。为研究合成气最合适的起始组成比,分别在230℃、250℃和270℃进行实验,结果如图。

图11

 
230℃的实验结果所对应的曲线是      (填字母);该温度下工业生产适宜采用的合成气组成n(H2):n(CO) 的比值范围是        (填字母)。

A.1~1.5        B.2.5~3      C.3.5~4.5
(3)制甲醇所需要的氢气,可用下列反应制取:H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g) △H<0,某温度下该反应的平衡常数K=1。试回答下列问题:
①该温度下,若起始时c(CO)="1" mol·L-1c(H2O)="2" mol·L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5 mol·L-1,则此时该反应v(正)       v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②若降低温度,该反应的K值将       (填“增大”、“减     小”或“不变”)。
(4)某实验小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。

①该电池工作时,OH     极移动(填“a”或“b”)。
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池负极反应式为                        ,电池总反应的离子方程式为                    
(16分).铬化学丰富多彩,由于铬光泽度好,常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各种性能的不锈钢,CrO3大量地用于电镀工业中。
(1)在下图装置中,观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡,而图 2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体。由图 1 知金属铬的活动性比铜_____(填强,弱),图 2装置中铬电极的电极反应式            

(2)CrO3具有强氧化性,遇到有机物(如酒精)时,猛烈反应以至着火,若该过程中乙醇被氧化成乙酸, CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3]。则该反应的化学方程式为_____________________________________________________________。
(3)存在平衡:2CrO42(黄色)+2H+Cr2O72(橙色)+H2O
①若平衡体系的pH=2,则溶液显           色.
②能说明第①步反应达平衡状态的是            
a.Cr2O72和CrO42的浓度相同  b.2v (Cr2O72) ="v" (CrO42)   c.溶液的颜色不变
(4)CrO3和 K2Cr2O7均易溶于水,这是工业上造成铬污染的主要原因。净化处理方法之一是将含+6价 Cr 的废水放入电解槽内,用铁作阳极,加入适量的NaCl进行电解:阳极区生成的Fe2+和Cr2O72发生反应,生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH结合生成 Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去[已知 KspFe(OH)3=4.0×10-38,KspCr(OH)3=6.0×10-31]。
①电解过程中 NaCl 的作用是__________________________。
②已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13 mol·L1,则溶液中c(Cr3+)为____ mol·L-1
(5)CrO3的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如下图所示。

从开始加热到 750K 时总反应方程式为_______________________。
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(1)脱硝。利用甲烷催化还原NOx
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CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-1160 kJ·mol1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为                    
(2)脱碳。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
①取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图1所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3        0(填“>”、“<”或“=”)。

②在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示。下列说法正确的是        (填字母代号)。
A.第10 min后,向该容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2,则再次达到平衡时c(CH3OH)="1.5" mol/L
B.0~10 min内,氢气的平均反应速率为0.075 mol/(L·min)
C.达到平衡时,氢气的转化率为0.75
D.升高温度将使n(CH3OH)/n(CO2)减小
③甲醇燃料电池结构如下图所示。其工作时正极的电极反应式可表示为          

(3)脱硫。某种脱硫工艺中将废气经处理后,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。硫酸铵和硝酸铵的水溶液的pH<7,其中原因可用一个离子方程式表示为:                     ;在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液,溶液的pH=7,则溶液中c(Na+)+c(H+    c(NO3-)+c(OH-)(填“>”“=”或“<”)

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