题目内容

【题目】本题满分18分二甲醚CH3OCH3是一种应用前景广阔的清洁燃料,以CO和H2为原料生产二甲醚主要发生以下三个反应:

编号

热化学方程式

化学平衡常数

COg+2H2gCH3OHgH1

K1

2CH3OHgCH3OCH3g+H2OgH2=﹣24kJmol﹣1

K2

COg+H2OgCO2g+H2gH3=﹣41kJmol﹣1

K3

回答下列问题:

1已知反应中的相关的化学键键能数据如下:

化学键

H﹣H

C﹣O

C=O

H﹣O

C﹣H

E/kJ.mol1

436

343

1076

45

413

由上述数据计算H1=

2该工艺的总反应为3COg+3H2gCH3OCH3g+CO2gH,该反应H= ,化学平衡常数K= 用含K1、K2、K3的代数式表示

3下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有

A.分离出二甲醚 B.升高温度

C.改用高效催化剂 D.增大压强

4工艺中反应和反应分别在不同的反应器中进行,无反应发生.该工艺中反应的发生提高了CH3OCH3的产率,原因是

5以nH2/nCO=2 通入1L的反应器中,一定条件下发生反应:4H2g+2COgCH3OCH3g+H2OgH,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示.下列说法正确的是

A.该反应的H>0

B.若在p2316时反应达到平衡,则CO的转化率小于50%

C.若在p3316时反应达到平衡,H2的转化率等于50%

D.若在p3316时,起始时nH2/nCO=3,则达平衡时CO的转化率大于50%

E.若在p1200时,反应达平衡后保持温度和压强不变,再充入2mol H2和1mol CO,则平衡时二甲醚的体积分数增大

6某温度下,将8.0mol H2和4.0mol CO充入容积为2L的密闭容器中,发生反应:4H2g+2COgCH3OCH3g+H2Og,反应达平衡后测得二甲醚的体积分数为25%,则该温度下反应的平衡常数K=

【答案】1﹣99 kJmol﹣1 2﹣263 kJmol﹣1;K=K12K2K3 3AD;

4反应消耗了反应中的产物H2O,使反应的化学平衡向正反应方向移动,从而提高CH3OCH3的产率; 5CD 62.25

【解析】

试题分析:1H等于反应物的键能减去生成物的键能,可求得反应H1=1076+2×436-343-465-3×413=-99 kJmol-1

2由盖斯定律可得,总反应3COg+3H2gCH3OCH3g+CO2g为方程式×2++相加所得,故H=2H1+H2+H3=2×-99-24-41=-263 kJmol-1;总反应的平衡常数等于分反应的平衡常数之积,则K=K12K2K3

3由勒夏特列原理,对于3COg+3H2g CH3OCH3g+CO2g为了提高CH3OCH3产率,反应需要向正反应方向移动,因此通过减小气体体积、降温、减少产物的量可以实现,而催化剂对化学平衡的移动没有影响,由此可知A、D正确;

4反应2CH3OHgCH3OCH3g+H2Og,反应COg+H2OgCO2g+H2g,由此可知,反应消耗反应中的水,根据勒夏特列原理可知,可提高CH3OCH3的产率;

5由图象可知,反应温度升高,CO的转化率降低,说明该正反应方向为放热反应,H<0,A错误;找出p2,316坐标点,可知CO的转化率大于50%,B错误;由图可知,p3,316时,CO的转化率为50%,而此时H2和CO的物质的量之比等于系数比,即两者的转化率相等,所以H2的转化率也为50%,C正确;若增大H2和CO的物质的量之比,则平衡正向移动,CO的转化率也同时升高,D正确;根据等效平衡的原理,保持温度和压强不变,充入与起始时等比值的氢气和CO,两种平衡等效,二甲醚的体积分数不变,E错误;故答案为CD;

6设平衡时CH3OCH3的物质的量为xmol,由4H2g+2COgCH3OCH3g+H2Og,平衡时各物质的浓度分别为:[H2]=4-2x,[CO]=2-x,[CH3OCH3]=x/2,[H2O]=x/2;二甲醚的体积分数为25%,也即,解得x=3/2;所以平衡时各物质的浓度分别为:[H2]=1,[CO]=0.5,[CH3OCH3]=0.75,[H2O]=0.75,所以平衡常数K==2.25

练习册系列答案
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2该装置可用于某些气体的制取、收集及尾气处理裝置,下表中3个实验的设计方案合理的是_________________填序号

选项

a中的物质

b中的物质

c中收集的气体

d中的物质

A

稀硝酸

Cu

NO

H2O

B

H2SO4

CaCO3

CO2

NaOH溶液

C

浓氨水

NaOH

NH3

H2O

3氨气和氯气接触时会产生白烟,请写出相应的化学方程式:_______________________。

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称量

第1次

2

3

4

5

质量g

m1=5.4

m2=8.2

m3=7.4

m4=7.2

m5=7.2

则胆矾应放在____________填仪器名称中加热;必须要进行恒重操作的原因是__________________;CuSO4·xH2O中的x=___________保留1位小数;若测定结果x偏大,可能的原因是____________填序号

a加热温度过高 b胆矾晶体的颗粒较大 c加热后放在空气中冷却

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