题目内容

3.6 g CO和H2组成的混合气体与足量氧气充分燃烧后，立即将全部燃烧产物通过足量Na2O2固体，固体质量增加

[　　]

A．

2.1 g

B．

3.6 g

C．

7.2 g

D．

8.4 g

答案：B
练习册系列答案
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二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源．由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
（Ⅰ）CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H1=-90.1kJ?mol-1
（Ⅱ）CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H2=-49.0kJ?mol-1
水煤气变换反应：
（Ⅲ）CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2 （g）△H3=-41.1kJ?mol-1
二甲醚合成反应：
（Ⅳ）2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H4=-24.5kJ?mol-1
回答下列问题：
（1）Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一．工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是
Al2O3（铝土矿）+2NaOH+3H2O=2NaAl（OH）4，NaAl（OH）4+CO2=Al（OH）3↓+NaHCO3，2Al（OH）3
  △  
.
 
Al2O3+3H2O
Al2O3（铝土矿）+2NaOH+3H2O=2NaAl（OH）4，NaAl（OH）4+CO2=Al（OH）3↓+NaHCO3，2Al（OH）3
  △  
.
 
Al2O3+3H2O
（以化学方程式表示）．
（2）分析二甲醚合成反应（Ⅳ）对于CO转化率的影响
消耗甲醇，促进甲醇合成反应（Ⅰ）平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应（Ⅲ）消耗部分CO
消耗甲醇，促进甲醇合成反应（Ⅰ）平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应（Ⅲ）消耗部分CO
．
（3）由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为
2CO（g）+4H2（g）=CH3OCH3+H2O（g）△H=-204.7kJ?mol-1
2CO（g）+4H2（g）=CH3OCH3+H2O（g）△H=-204.7kJ?mol-1
．根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响
该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加．压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大
该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加．压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大
．
（4）有研究者在催化剂（含Cu-Zn-Al-O和Al2O3）、压强为5.0MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如图所示．其中CO转化率随温度升高而降低的原因是
反应放热，温度升高，平衡左移
反应放热，温度升高，平衡左移
．
（5）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度等于甲醇直接燃料电池（5.93kW?h?kg-1）．若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为
CH3OCH3+3H2O=2CO2+12H++12e-
CH3OCH3+3H2O=2CO2+12H++12e-
，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生
12
12
个电子的能量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E=
1.2V×
1000g
46g/mol
×12×96500C/mol
1Kg
3.6×106J?kw-1?h-1
=8.39KW?h?kg-1
1.2V×
1000g
46g/mol
×12×96500C/mol
1Kg
3.6×106J?kw-1?h-1
=8.39KW?h?kg-1
（列式计算．能量密度=电池输出电能/燃料质量，1kW?h=3.6×106J）．
（2013?济南一模）目前工业上有一种用CO2来生产燃料甲醇的方法，可以将CO2变废为宝．
（1）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=_1275.6kJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=_556.0kJ?mol-1
③H2O（l）=H2O（g）△H=+44.0kJ?mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式
CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=_447.8 kJ?mol-1
CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=_447.8 kJ?mol-1

（2）某同学利用甲醇燃料电池为电源，设计了一种电解法制取Fe（OH）2的实验装置（如图），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色．则电源中a极为
正
正
极（填“正”或“负”），其电极反应式为
O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+4e-+2H2O=4OH-
．装置上端A极电极材料是
Fe
Fe
（填化学式），B电极上的电极反应式为
2H++2 e-=H2↑
2H++2 e-=H2↑
．
（3）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
H2O CO CO2
1 650 2 4 1.6 5
2 900 1 2 0.4 3
3 900 1 2 0.4 1
①该反应的正反应为
放
放
（填“吸”或“放”）热反应．
②实验1中，以v（H2）表示的平均反应速率为
0.16mol/（L?min）
0.16mol/（L?min）
．
③900℃时，按CO（g）、H2O（g）、CO2（g） 和 H2（g）的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6mol和0.8mol分别加入该容器，则此时反应的v（正）
＜
＜
v（逆）（填“＞”“＜”或“=”中之一）．
④实验3跟实验2相比，改变的条件可能是
使用了催化剂；加大了压强
使用了催化剂；加大了压强
．
（2013?泰安一模）研究碳及其化合物的性质对促进低碳社会的构建具有重要意义．
（1）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应 CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下两组数据：
实验组 温度℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
CO H2O H2 CO
1 650 4 2 1.6 2.4 6
2 900 2 1 0.4 1.6 3
①实验1中以CO2表示的反应速率为
0.13mol/（L?min）
0.13mol/（L?min）
（保留2位小数）；
②该反应为
放热
放热
（填“吸热”或“放热”）反应；
③实验2的平衡常数为
0.17
0.17
．
（2）已知在常温常压下：
2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1451.6kJ?mol-1
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ?mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学方程式
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
．
（3）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，实验室用如图装置模拟该过程，其原理是：通电后，Co2+被氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化剂把甲醇氧化成CO2而除去（Co3+的还原产物是CO2+）．
①写出阳极电极反应式
Co2+-e-=Co3+
Co2+-e-=Co3+
；
②写出除去甲醇的离子方程式
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
．
目前工业上有一种用CO2来生产燃料甲醇的方法，可以将CO2变废为宝．
（1）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=_1275.6kJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=_556.0kJ?mol-1
③H2O（l）=H2O（g）△H=+44.0kJ?mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式______
（2）某同学利用甲醇燃料电池为电源，设计了一种电解法制取Fe（OH）2的实验装置（如图），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色．则电源中a极为______极（填“正”或“负”），其电极反应式为______．装置上端A极电极材料是______（填化学式），B电极上的电极反应式为______．
（3）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
H2O CO CO2
1 650 2 4 1.6 5
2 900 1 2 0.4 3
3 900 1 2 0.4 1
①该反应的正反应为______（填“吸”或“放”）热反应．
②实验1中，以v（H2）表示的平均反应速率为______．
③900℃时，按CO（g）、H2O（g）、CO2（g） 和 H2（g）的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6mol和0.8mol分别加入该容器，则此时反应的v（正）______v（逆）（填“＞”“＜”或“=”中之一）．
④实验3跟实验2相比，改变的条件可能是______．
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甲醇（CH3OH）是一种重要的化工原料，合成甲醇的主要反应为：

CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）  ΔH < 0。

原料气的加工过程中常常混有一定量CO2，为了研究不同温度下CO2对该反应的影响，以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验，结果表明，原料气各组分含量不同时，反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率是不相同的。实验数据见下表：

CO2%-CO%-

H2%

（体积分数）

03070

22870

42670

82270

201070

反应温度/℃

225

235

250

225

235

250

225

235

250

225

235

250

225

235

250

碳转

化率

（%）

CH3OH

4.9

8.8

11.0

36.5

50.7

68.3

19.0

33.1

56.5

17.7

33.4

54.4

8.0

12.0

22.6

CH4

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2.8

2.8

2.8

（1）由上表数据可得出多个结论。

结论一：在一定条件下，反应温度越高，碳转化率__________。

结论二：___________________________________________________________

____________________________________________________________________。

为了验证结论二，有科学家又用以下五组不同组成的原料气再次进行实验。

组别

体积分数（％）

CO

CO2

H2

N2

第1组

19.7

0.0

59.1

21.2

第2组

20.7

0.3

62.1

16.9

第3组

16.9

1.3

50.7

31.1

第4组

19.8

5.5

59.4

15.3

第5组

20.3

10.9

60.9

7.9

进行该验证实验时，控制不变的因素有________________、_________________、__________

__________________________________等。

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