题目内容
【题目】二甲醚又称甲醚,简称 DME,熔点-141.5℃,沸点-24.9℃,与石油液化气(LPG)相似,被誉为“21世纪的清洁燃料”。 由合成气(CO、H2)制备二甲醚的反应原理如下:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-90.0kJ·mo l -1
②2 CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-20.0kJ·mo l -1
回答下列问题:
(1)已知:H2O(1) =H2O(g) △H= +44.0kJ/mol,若由合成气(CO、H2) 制备 1molCH3OCH3(g),且生成 H2O(1),其热化学方程式为_______________。
(2)有人模拟该制备原理:500K时,在2L的密闭容器中充入2mol CO和6molH2,5min达到平衡,平衡时测得c(H2)=1.8mo l·L-1, c(CH3OCH3)=0.2mo l·L-1,此时 CO的转化率为__________。用 CH3OH 表示反应①的速率是_____________mo l·L-1·m i n -1,可逆反应②的平衡常数 K2=______________________。
(3)在体积一定的密闭容器中发生反应②,如果该反应的平衡常数 K2 值变小,下列说法正确的是____。
A. 平衡向正反应方向移动 B. 平衡移动的原因是升高了温度
C. 达到新平衡后体系的压强不变 D. 容器中 CH3OCH3 的体积分数减小
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中,按不同投料比充入 CO(g)和 H2(g)进行反应①,平衡时 CO(g)和 H2(g)的转化率如图所示,则a=________ (填数值)。
(5)绿色电源“二甲醚燃料电池”的结构如图所示,电解质为 熔 融 态 的 碳 酸 盐 (如 熔 融K2CO3),其中 CO2 会参与电极反应。 工作时正极的电极反应为______________ 。
【答案】 2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(l ) △H2=-244.0kJ·mo l -1 60% 0.12 1 BD 2 2CO2+O2+4e- =2CO32-
【解析】(1)给H2O(1) =H2O(g) △H= +44.0kJ/mol编号为③,根据盖斯定律,①×2+②-③得:2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(l) △H2=-244.0kJ·mol-1。
(2)由已知,CO和H2按照物质的量之比1:2反应,H2反应了6mol-1.8molL-1×2L=2.4mol,所以CO反应了1.2mol,此时CO的转化率为:1.2mol÷2mol×100%=60%;根据反应①,生成CH3OH1.2mol,用CH3OH表示反应①的速率是1.2mol÷2L÷5min=0.12 molL-1min-1;由c(CH3OCH3)=0.2mol·L-1,可得反应②H2O(g)的平衡浓度为0.2mol·L-1,反应②CH3OH(g)的平衡浓度为1.2mol÷2L-2×0.2mol·L-1=0.2 mol·L-1,所以可逆反应②的平衡常数K2===1。
(3)化学平衡常数只受温度影响,反应②正向为放热反应,升高温度K2值变小,平衡逆向移动,CH3OCH3(g)生成率降低,容器中CH3OCH3的体积分数减小;容器中气体总物质的量不变,容器容积固定,T增大,根据PV=nRT,则P增大,故BD正确。
(4)反应物按化学计量数之比投料,则平衡转化率相同,如图,交点纵坐标表示H2和CO转化率相等,横坐标a表示H2(g)和CO(g)的投料比,所以a=2。
(5)正极上是氧气得电子发生还原反应,由已知熔融K2CO3作电解质,CO2参与反应,故电极反应式为:2CO2+O2+4e- =2CO32-。
【题目】如图为实验室制取气体的常见装置:
(1)仪器a的名称是;
(2)以A为发生装置,用高锰酸钾制取氧气,化学方程式为 , 试管口放一团棉花的作用是;
(3)以B为发生装置制取二氧化碳,加入药品之前要先检查装置的 , 收集二氧化碳通常选用(填标号);
(4)温度、浓度、固体的颗粒大小等因素会影响反应速率.为研究实验室制取二氧化碳的适宜条件,进行如
表四组实验:
实验编号 | 甲 | 乙 | 丙 | 丁 |
mg大理石 | 块状 | 块状 | 粉末状 | 粉末状 |
mg验算(过量) | 稀盐酸 | 浓盐酸 | 稀盐酸 | 浓盐酸 |
①大理石与盐酸反应的化学方程式是;
②实验甲与对照(填编号),是为了研究固体反应物颗粒大小对反应速率的影响;
③上述实验中,另一个影响反应速率的因素是 .
【题目】重金属元素铬的毒性较大,含铬废水需经处理达标后才能排放。
Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等,且酸性较强。为回收利用,通常采用如下流程处理:
注:部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 | Al(OH)3 | Cr(OH)3 |
pH | 3.7 | 9.6 | ll.l | 8 | 9(>9溶解) |
(1)氧化过程中可代替H2O2加入的试剂是________(填序号)。
A.HNO3 B.Na2O2 C.FeCl3 D.KMnO4
(2)加入NaOH溶液调整溶液pH=8时,除去的离子是________(填ABCD序号);已知钠离子交换树脂的原理:Mn++nNaR→MRn+nNa+,此步操作被交换除去的杂质离子是__________(填ABCD序号)。
A.Fe3+ B.Ca2+ C.Al3+ D.Mg2+
Ⅱ.酸性条件下,六价铬主要以Cr2O72-形式存在,工业上常用电解法处理含Cr2O72-的废水。实验室利用如图装置模拟处理含Cr2O72-的废水,阳极反应是Fe-2e-=Fe2+,阴极反应式是2H++2e-=H2↑。
(3)电解时能否用Cu电极来代替阳极上的Fe电极?________(填“能”或“不能”),理由是______________。
(4)电解时阳极附近溶液中Cr2O72-转化为Cr3+的离子方程式为______________。