题目内容

【题目】(13)日常生活、生产中甲烷既是重要的清洁能源也是一种重要的化工原料。

(1)下图是CH4/H2O体系放氢焓变示意图:

CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H=

(2)合成气(COH2)是一种用途相当广泛的化工基础原料,常被用来合成很多有机物,如甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)等。

在压强为0.1MPa条件下,物质的量之比为1:3COH2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H0。若容器体积不变,改变下列条件新平衡下甲醇体积分数增大的是 (填字母)

A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离

C.充入N2使体系总压强增大 D.再充入1mol CO3mol H2

二甲醚被誉为“21世纪的清洁燃料。一定条件下利用H2CO合成CH3OCH3。其反应方程式为:3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的平衡常数表达式为 。最近研究发现一种新型的催化剂(主要成分是CuMn的合金)COH2合成二甲醚具有较好的催化效率。根据如图判断,催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。

以甲醇为原料是合成二甲醚的又一途径:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)。一定温度下,向2L某容器中充入一定量的CH3OH10s到达平衡后测得CH3OH 0.04molCH3OCH3 0.08mol,则用甲醇表示反应在10s内的平均反应速率为 ,相同条件下起始时向该容器中充入CH3OH 0.15molCH3OCH3 0.15mol、和H2O 0.10mol,则反应将向 方向进行(正反应逆反应”)

【答案】

(1)+123.8 kJ/mol

(2)DK=2.00.008 mol/(L·s);正反应

【解析】

试题分析:(1)根据图示有CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) H=+206.2kJ/mol

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H=+165.0kJ/mol

×2-CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H=2×(+165.0kJ/mol)-(+206.2kJ/mol)=+123.8kJ/mol故答案为+123.8kJ/mol

(2)A.升高温度,平衡向逆反应方向移动,甲醇体积分数减小,错误;B.将CH3OH(g)从体系中分离出来,平衡正向移动,但甲醇体积分数不变,错误;C.充入N2使体系总压强增大,平衡不一定,甲醇体积分数不变,错误;D.再充入1mol CO3mol H2,相当于增大压强,平衡正向移动,甲醇体积分数增大,正确;故选D

根据3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的平衡常数表达式为K=,根据图像可知,催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2时最有利于二甲醚的合成,故答案为:K=2.0

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

起始(mol) a 0 0

反应(mol) 0.04 0.08 0.08

平衡(mol) 0.04 0.08 0.08

v(CH3OCH3)===0.004mol/(L·s)v(CH3OH)=2v(CH3OCH3)=0.008mol/(L·s)Qc==K=反应正向进行故答案为0.008mol/(L·s)正反应。

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可能用到的有关数据如下:

实验步骤如下;

I、在三口烧瓶中加入16 mL 50%的硝酸(密度为1.31g/cm3),再加入12粒沸石,滴液漏斗中盛放有5.4 mL环己醇。

II、水浴加热三口烧瓶至50左右,移去水浴,缓慢滴加56滴环己醇,摇动三口烧瓶,观察到有红棕色气体放出时再慢慢滴加剩下的环己醇,维持反应温度在6065之间。

III、当环己醇全部加入后,将混合物用8090水浴加热约10min(注意控制温度),直至无红棕色气体生成为止。

IV、趁热将反应液倒入烧杯中,放入冰水浴中冷却,析出晶体后过滤、洗涤得粗产品。V、粗产品经提纯后称重为5.7g

请回答下列问题:

(1) 仪器b的名称为__________

(2) 向三口烧瓶中滴加环己醇时,要控制好环己醇的滴入速率,防止反应过于剧烈导致温度迅速上升,否则.可能造成较严重的后果,试列举一条可能产生的后果:

_________________________________________________________________

(3) 已知用NaOH溶液吸收尾气时发生的相关反应方程式为:

2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O NO+NO2+2NaOH =2NaNO2+H2O ;如果改用纯碱溶液吸收尾气时也能发生类似反应,则相关反应方程式为:

_____________________________________________________________

(4)为了除去可能的杂质和减少产品损失,可分别用冰水和 洗涤晶体。

(5)粗产品可用 法提纯(填实验操作名称)。本实验所得到的己二酸产率为

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