题目内容
1.二甲醚(DME)一种清洁的替代燃料,不含硫,不会形成微粒,而且与汽油相比,排放的NO2更少,因此是优良的柴油机替代燃料.工业上利用一步法合成二甲醚的反应如下(复合催化剂为Cu0/Zn0/Al2O2):2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ/mol
(1)若反应在恒温、恒压下进行,以下叙述能说明该反应达到平衡状态的是CDE
A.CO和H2的物质的量浓度比是1:2
B.CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率的2倍
C.容器中混合气体的体积保持不变
D.容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变
E.容器中棍合气体的密度保持不变
(2)600℃时,一步法合成二甲醚过程如下:
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1=-100.46kJ/mol
2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2
CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H3=-38.7kJ/mol
则△H2=-3.78kJ/mol.
(3)复合催化剂的制备方法之一是Na2C03共沉淀法:制备1mol/L的硝酸铜,硝酸锌和硝酸铝的水溶液.然后向盛有去离子水的烧杯中同时滴加混合硝酸盐溶液和1mol/L的Na2C03水溶液,70℃下搅拌混合.沉淀后过滤,洗涤沉淀物,80℃下干燥12小时,然后500℃下焙烧16小时.
请写出上述过程中硝酸铝与Na2 C03水溶液反应的离子方程式:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑
(4)以DME为燃料,氧气为氧化剂,在酸性电解质溶液中用惰性电极制成燃料电池,则通入氧气的电极是电源的正(填正、负)极,通DME的电极反应为CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+.
分析 (1)当达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不再改变,由此衍生的一些物理量不变,可以此判断是否得到平衡状态;
(2)已知:
①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-100.46kJ/mol
②2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ/mol
依据已知的热化学方程式和盖斯定律进行计算;
(3)硝酸铝与Na2CO3水溶液发生相互促进的水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体;
(4)该燃料电池中,氧气在正极得电子,负极上二甲醚失电子发生氧化反应生成二氧化碳.
解答 解:A.CO和H2的物质的量浓度比与反应物的初始量及转化率有关,所以不能说明到达平衡状态,故A错误;
B.CO的消耗速率与CH3OCH3的生成速率都属于正速率,正速率之比等于计量数之比,不能说明到达平衡状态,故B错误;
C.随反应进行混合气体总物质的量减少,由于压强不变,则气体的体积会减小,容器中混合气体的体积保持不变,说明到达平衡状态,故C正确;
D.气体的总质量保持不变,气体总物质的量减少,则气体的平均摩尔质量逐渐增大,当容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变,说明到达平衡状态,故D正确;
E.气体的总质量保持不变,气体的体积减小,则密度增大,当容器中混合气体的密度保持不变,说明反应到达平衡状态,故E正确;
故答案为:CDE;
(2)已知:
①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-100.46kJ/mol
②2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ/mol
根据盖斯定律:②-①×2得:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-204.7kJ/mol-(-100.46kJ/mol)×2=-3.78kJ/mol;
故答案为:-3.78kJ/mol;
(3)硝酸铝与Na2CO3水溶液发生相互促进的水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体,其水解的离子方程式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;
故答案为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;
(4)该燃料电池中,氧气在正极得电子,则通入氧气的电极是电源的正极,负极上二甲醚失电子发生氧化反应生成二氧化碳,则负极反应式为:CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+,
故答案为:正;CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+.
点评 本题考查了化学平衡状态的判断、盖斯定律的计算、水解反应、电化学原理,熟悉盖斯定律、发生的电极反应及氧化还原反应即可解答,题目难度中等,侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力.
A. | 用稀HNO3溶液溶解FeS固体:FeS+2H+═Fe2++H2S | |
B. | Fe2(SO4)3的酸性溶液中通过足量硫化氢:2Fe3++H2S═2Fe2++S↓+2H+ | |
C. | 少量SO2通入Ca(ClO)2溶液中:SO2+H2O+Ca2++2ClO-═CaSO3+2HClO | |
D. | 酸性条件下KIO3溶液与KI溶液反应生成I2:IO3-+5I-+3H2O═3I2+6OH- |
A. | 当该电池电压逐渐下降后,利用电解原理能重新充电复原 | |
B. | 电池负极的电极反应式为:2MnO2+2NH4++2e-═Mn2O3+2NH3+H2O | |
C. | 该电池碳棒可用铜棒代替,但是工作电压会下降 | |
D. | 外电路中每通过0.1 mol电子,锌的质量理论上减小6.5g |
序号 | 实验要求 | 答案 | 供选择的化学试剂及方法 |
a | 检验乙酸是否具有酸性 | A.新制的氢氧化铜悬浊液 | |
b | 检验植物油中是否含有碳碳双键 | B.紫色石蕊试液 | |
c | 检验尿液中是否含有葡萄糖 | C.加入饱和Na2CO3溶液,分液 | |
d | 除去乙酸乙酯中的少量乙酸 | D.溴水 |
A. | 普及使用“石头纸”有利于保护森林 | |
B. | 普通纸的主要成份是纤维素,纤维素是一种高分子化合物 | |
C. | 制取“石头纸”主料是无机物、辅料是合成高分子化合物 | |
D. | “石头纸”具有耐酸、耐碱、易降解等特点 |
A. | 4.4g CO2 | B. | 0.5mol H2O | C. | 0.2mol CH4 | D. | 36.5g HCl |