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【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。制备原理如下

Ⅰ.由天然气催化制备二甲醚

①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H1

Ⅱ.由合成气制备二甲醚

②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.7kJ·mol-1

③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3

回答下列问题

(1)若甲烷和二甲醚的燃烧热分别是890.3kJ·mol-1、1453.0 kJ·mol-1;1mol液态水变为气态水要吸收44.0kJ的热量。反应中的相关的化学健键能数据如表

化学键

H-H

C-O

H-O()

H-O()

C-H

E/(kJ mol-1)

436

343

465

453

413

△H1=_________kJ·mol-1 △H3=_________ kJ·mol-1

(2)反应的化学平衡常数表达式为______________。制备原理在恒温、恒容的密闭容器中合成将气体按n(CH4):n(O2)=2:1混合能正确反映反应CH4的体积分数随温度变化的曲线是_________________下列能表明反应达到化学平衡状态的是_______________

a.混合气体的密度不变

b.反应容器中二甲醚的百分含量不变

c.反应物的反应速率与生成物的反应速率之比等于化学计量数之比

d.混合气体的压强不变

(3)有人模拟制备原理Ⅱ,500K时的2L的密闭容器中充入2molCO6molH2,8min达到平衡,平衡使CO的转化率为80%,c(CH3OCH3)=0.3mol·L-1H2表示反应的速率是__________可逆反应的平衡常数K3=_________若在500K测得容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3),此时反应③v()___v(),说明原因____________________

【答案】 -283.6kJmol-1 -24kJ·mol-1 M bd 0.2mol/(Lmin) 2.25 > 浓度商Q===1<2.25,反应正向进行,v()> v()

【解析】(1)若甲烷和二甲醚的燃烧热分别是890.3kJ·mol-1、1453.0 kJ·mol-1得到甲烷、二甲醚的燃烧热化学方程式分别为:④CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) △H4=-890.3kJ·mol-1

⑤CH3OCH3(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) △H5=-1453.0kJ·mol-1

故④×2-⑤=①得到:2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l),且1mol液态水变为气态水要吸收44.0kJ的热量,故则△H1=-890.3×2+1453+44.0) kJ·mol-1=-283.6kJmol-1,根据所给键能,③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) 反应物总键能-生成物总键能=反应热 故△H3=-24kJ·mol-1

(2)反应的化学平衡常数表达式为K= 反应是放热反应,故温度升高,平衡逆向移动,CH4的体积分数随温度升高而升高,故能正确反映反应CH4的体积分数随温度变化的曲线是M;制备原理由于是在恒温、恒容的密闭容器中合成且反应各物质均是气态,a、混合气体的密度一直不变,不能说明达到平衡状态;b、当反应容器中二甲醚的百分含量不变时,该反应达到平衡状态,故b正确;c、反应物的反应速率与生成物的反应速率之比等于化学计量数之比在仍何时候都成立,故c错误;d、该装置是恒容容器,混合气体的压强不变,说明气体总物质的量不变,且该反应前后气体分子总数不等,故d正确;故选bd;

(3)Ⅱ.由合成气制备二甲醚:

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始时(mol/L) 1 3 0

转化(mol/L) 0.8 1.6 0.8

平衡时(mol/L) 0.2 1.4 0.8

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

起始时(mol/L) 0.8 0 0

转化(mol/L) 0.6 0.3 0.3

平衡时(mol/L) 0.2 0.3 0.3

H2表示反应的速率是c(H2)==0.2mol/(L·min);

可逆反应的平衡常数K3===2.25;

若在500K测得容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3),则说明c(CH3OH)=c(CH3OCH3)cH2),则此时Q===1<2.25,故反应正向进行,v(正)> v(逆)。

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实验1:制备NaClO溶液(己知:3NaClO2NaCl+NaClO3)。

(1)图甲装置中烧瓶内发生反应的离子方程式为________________________

(2)NaOH固体配制溶质质量分数为30%NaOH溶液时,所需玻璃仪器有_______________

(3)图甲装置中用冰水浴控制温度的目的是________________________

实验2:制取水合肼

(4)图乙中若分液漏斗滴液速度过快,部分N2H4·H2O会参与A 中反应并产生大量氮气,降低产品产率,该过程中反应生成氮气的化学方程式为__________________充分反应后,蒸馏A中溶液即可得到水合肼的粗产品。

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滴定操作中若不加入适量NaHCO3固体,则测量结果会___________偏大”“ 偏小”“ 无影响”)。

下列能导致馏分中水合肼的含量测定结果偏高的是___________(填字母)。

a.锥形瓶清洗干净后未干燥

b.滴定前,滴定管内无气泡,滴定后有气泡

c.读数时,滴定前平视,滴定后俯视

d.盛标准液的滴定管水洗后,直接装标准液

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