题目内容

1.在体积可变的密闭容器中,甲醇在浓硫酸的作用下发生如下反应:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-25kJ•mol-1,下列说法正确的是(  )
A.2mol甲醇参加反应,放出的热量为25kJ
B.浓硫酸在反应中只作催化剂
C.2υ(CH3OH)=υ(CH3OCH3
D.升高温度或增大压强均可加快反应速率

分析 A.该反应为可逆反应,故2mol甲醇参加反应不可能完全转化;
B.浓硫酸具有强氧化性,能把甲醇氧化;
C.化学反应速率之比等于化学计量数之比;
D.升高温度,反应速率加快;升高温度,反应速率加快.

解答 解:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-25kJ•mol-1
A.该反应为可逆反应,故2mol甲醇参加反应不可能完全转化,故放出的热量小于25kJ,故A错误;
B.浓硫酸在反应作催化剂,同时,浓硫酸具有强氧化性,能把甲醇氧化,故B错误;
C.化学反应速率之比等于化学计量数之比,故υ(CH3OH)=2υ(CH3OCH3),故C错误;
D.升高温度,反应速率加快;升高温度,反应速率加快,故D正确;
故选D.

点评 本题考查可逆反应的特点、化学反应速率的影响因素等知识,难度不大.要注意可逆反应中,反应物不可能完全转化.

练习册系列答案
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9.苯甲酸乙酯(C9H10O2)别名为安息香酸乙酯. 它是一种无色透明液体,不溶于水,稍有水果气味,用于配制香水香精和人造精油,大量用于食品工业中,也可用作有机合成中间体,溶剂等.其制备方法为:

已知:
名称相对分子质量颜色,状态沸点(℃)密度(g•cm-3
苯甲酸*122无色片状晶体2491.2659
苯甲酸乙酯150无色澄清液体212.61.05
乙醇46无色澄清液体78.30.7893
环己烷84无色澄清液体80.80.7318
已知:苯甲酸在100℃会迅速升华.
实验步骤如下:
①在圆底烧瓶中加入4.0g苯甲酸,10mL 95%的乙醇(过量),8mL环己烷以及3mL浓硫酸,混合均匀并加入沸石,按图所示装好仪器,控制温度在65~70℃加热回流2h.利用分水器不断分离除去反应生成的水,回流环己烷和乙醇.

②反应一段时间,打开旋塞放出分水器中液体后,关闭旋塞,继续加热,至分水器中收集到的液体不再明显增加,停止加热.
③将烧瓶内反应液倒入盛有适量水的烧杯中,分批加入Na2CO3至溶液至呈中性.用分液漏斗分出有机层,水层用25mL乙醚萃取分液,然后合并至有机层,加入氯化钙,静置,过滤,对滤液进行蒸馏,低温蒸出乙醚和环己烷后,继续升温,接收210~213℃的馏分.
④检验合格,测得产品体积为2.3mL.
回答下列问题:
(1)在该实验中,圆底烧瓶的容积最适合的是B(填入正确选项前的字母).
A.25mL    B.50mL    C.100mL    D.250mL
(2)步骤①加入沸石的作用是防止暴沸.如果加热一段时间后发现忘记加沸石,应该采取的正确操作是:冷却后补加
(3)步骤①中使用分水器不断分离除去水的目的是使平衡不断地向正向移动
(4)步骤③加入Na2CO3加入不足,在之后蒸馏时蒸馏烧瓶中可见到白烟生成,产生该现象的原因在苯甲酸乙酯中有未除净的苯甲酸,受热至100℃时升华;
(5)有机物的分离操作中,经常需要使用分液漏斗等仪器.使用分液漏斗前必须检查是否漏水
(6)计算本实验的产率为49.1%.
6.工业上由焦炭或夭然气制氢气的过程中会产生一氧化碳.为了除去氢气中混有的一氧化碳,可在催化剂存在的条件下将一氧化碳与水蒸气发生反应:CO(g)+H2O( g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.0kJ•mol-l.该反应在工业上被称为“一氧化碳变换”.
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=$\frac{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}{c(CO)×c({H}_{2}O)}$; K( 200℃)> K( 300℃)(填“>”、“=”或“<”).
(2)在773K时,一氧化碳变换反应的平衡常数K=9,如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020•mol-l,则在此反应条件下一氧化碳的转化率为75%.
(3)某工业合成氨的原料气组成为:H2 40%、N2 20%、CO30%、CO210%(均为体积分数).现采用“一氧化碳变换”法,向上述原料气中加入水蒸气,以除去其中的CO.已知不同温度及反应物投料比($\frac{n{H}_{2}O}{n(CO)}$  )下,变换后平衡混合气体中CO的体积分数如下表所示:
投料比
CO体积分数/%
温度/℃
 $\frac{n{H}_{2}O}{n(CO)}$=1 $\frac{n{H}_{2}O}{n(CO)}$=3 $\frac{n{H}_{2}O}{n(CO)}$=5
200
250
300
350
1.70
2.73
6.00
7.85
0.21
0.30
0.84
1.52
0.02
0.06
0.43
0.80
①从表中数据可以得到控制不同条件时CO的转化率的变化规律.能使CO的转化率升高,可改变的条件降低温度、增大反应物投料比($\frac{n{H}_{2}O}{n(CO)}$ )或原料气中水蒸气的比例.
②温度是一氧化碳变换工艺中最重要的工艺条件,实际生产过程中将温度控制在300℃左右,其原因是提高温度,会提高反应速率,但平衡逆向移动,CO的转化率下降,实际生产过程中应该综合考虑速率和平衡两个方面.
③温度为300℃、$\frac{n{H}_{2}O}{n(CO)}$=1时,变换后的平衡混合气体中CO2的体积分数是24.8%.(结果保留3位有效数字).
13.CO2、SO2、NOx是对环境影响较大的气体,控制和治理CO2、SO2、NOx是解决温室效应、减少酸雨和光化学烟雾的有效途径.
(1)图1是在101kPa,298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中能量变化示意图.

已知:①N2(g)+O2(g)=2NO (g)△H=179.5kJ•mol-1
②2NO (g)+O2(g)=2NO2(g)△H=-112.3kJ•mol-1
请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式:2NO (g)+2CO (g)=N2(g)+2 CO2(g)△H=-759.8 kJ•mol-1
(2)工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法,该方法的化学方程式是:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ•mol-1
某科学实验小组将6mol CO2和8mol H2充入一容积为2L的密闭容器中(温度保持不变),测得H2的物质的量随时间变化如图2中实线所示(图中字母后的数字表示对应的坐标).
①该反应在0~8min内CO2的平均反应速率是0.125mol/(L•min);
②该反应的平衡常数表达式为:K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)×c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})×{c}^{3}({H}_{2})}$;
③仅改变某一条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示.与实线相比,曲线Ⅰ改变的条件可能是升高温度,曲线Ⅱ改变的条件可能是增大压强.若实线对应条件下平衡常数为K,曲线Ⅰ对应条件下平衡常数为K1,曲线Ⅱ对应条件下平衡常数为K2,则K、K1和K2的大小关系是K1<K=K2
(3)有学者设想以如图3所示装置用电化学原理将他们转化为重要化工原料.请回答:
①若A为SO2,B为O2,C为H2SO4,则负极反应式SO2-2e-+2H2O=4H++SO42-
②若A为CO2,B为H2,C为CH3OH,则正极反应式CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O.

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