摘要:⑴ 2CH3OH + 3O2 + 4OH- === 2CO32- + 6H2O ⑵负 CH3OH-6e-+8OH-===CO32-+6H2O 共3分. ⑶13.44
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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
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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).
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(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×
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1.2V×
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(2011?扬州三模)二甲醚与水蒸气重整制氢气作为燃料电池的氢源,比其他制氢技术更有优势.主要反应为:
①CH3OCH3(g)+H2O(g)?2CH3OH(g)△H=+37kJ?mol-1
②CH3OH(g)+H2O(g)?3H2(g)+CO2(g)△H=+49kJ?mol-1
③CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H=+41.3kJ?mol-1
其中反应③是主要的副反应,产生的CO能毒害燃料电池Pt电极.请回答下列问题:
(1)CH3OCH3(g)与水蒸气重整制氢气的热化学方程式为
(2)下列采取的措施和解释正确的是
A.反应过程在低温进行,可减少CO的产生
B.增加进水量,有利于二甲醚的转化,并减少CO的产生
C.选择在低温具有较高活性的催化剂,有助于提高反应②CH3OH的转化率
D.体系压强升高,对制取氢气不利,且对减少CO的产生几乎无影响
(3)在温度相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒压,发生反应①,测得反应达到平衡时的有关数据如下.
下列说法正确的是
A.a+2c=37 B.α1+α2=1 C.V1>V3 D.c1=2c3
(4)以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极也可直接构成燃料电池.该电池中负极上的电极反应式是
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①CH3OCH3(g)+H2O(g)?2CH3OH(g)△H=+37kJ?mol-1
②CH3OH(g)+H2O(g)?3H2(g)+CO2(g)△H=+49kJ?mol-1
③CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H=+41.3kJ?mol-1
其中反应③是主要的副反应,产生的CO能毒害燃料电池Pt电极.请回答下列问题:
(1)CH3OCH3(g)与水蒸气重整制氢气的热化学方程式为
CH3OCH3(g)+3H2O(g)?6H2(g)+2CO2(g)△H=135kJ?mol-1
CH3OCH3(g)+3H2O(g)?6H2(g)+2CO2(g)△H=135kJ?mol-1
.(2)下列采取的措施和解释正确的是
ABD
ABD
.(填字母序号)A.反应过程在低温进行,可减少CO的产生
B.增加进水量,有利于二甲醚的转化,并减少CO的产生
C.选择在低温具有较高活性的催化剂,有助于提高反应②CH3OH的转化率
D.体系压强升高,对制取氢气不利,且对减少CO的产生几乎无影响
(3)在温度相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒压,发生反应①,测得反应达到平衡时的有关数据如下.
容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
反应物投入量 | 1mol CH3OCH3、1mol H2O | 2mol CH3OH | 1mol CH3OH |
CH3OH的浓度(mol/L) | c1 | c2 | c3 |
反应的能量变化 | 吸收a kJ | 放出b kJ | 放出c kJ |
平衡时体积(L) | V1 | V2 | V3 |
反应物转化率 | α 1 | α 2 | α 3 |
ABC
ABC
.(填字母序号)A.a+2c=37 B.α1+α2=1 C.V1>V3 D.c1=2c3
(4)以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极也可直接构成燃料电池.该电池中负极上的电极反应式是
CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O
CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O
.![精英家教网](http://thumb.zyjl.cn/pic3/upload/images/201212/91/8e39744a.png)
(1)关于能量变化的研究已知:
①2CH3OH(1)+3CO2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akjmol-
②CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△-bkjmol -
③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckjmol-
则:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=
(2)关于反应速率和限度的研究
①已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数:
弱酸化学式 | CH3COOH | HCN | H2CO |
电离平衡常数(25℃) | 1.8×10-5 | 4.9×10-10 | K1=4.3×10-7 K1=5.6×10-11 |
②已知2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g):△H=-196kjmol,在一个容积为2L的容器中加入2molSO2和lmol O2,在某温度下充分反应,经过30min达到平衡,放出热量176.94kJ.如果用SO2表示该反应的反应速率,则v(SO2)=
③图为某温度下,CuS(s)、ZnS(s)、FeS(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,溶液的S2-浓度、金属阳离子浓度变化情况.如果向三种沉淀中加盐酸,最先溶解的是
(3)关于电化学的研究全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池.其电池总反应为:VO2++2H++V2+
放电 |
通电 |
为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变,并采取相应措施.化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算.
(1)实验测得,5g液态甲醇(CH3OH)在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式
(2)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算.已知热化学方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g);△H=-25kJ/mol
②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g);△H=-47kJ/mol
③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g);△H=+19kJ/mol
写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式
(3)甲醇是一种清洁高效的能源,若将甲醇、氧气和氢氧化钾溶液设计成燃料电池,该电池正极反应式为:
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(1)实验测得,5g液态甲醇(CH3OH)在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式
2CH3OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1452.8KJ/mol
2CH3OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1452.8KJ/mol
;(2)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算.已知热化学方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g);△H=-25kJ/mol
②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g);△H=-47kJ/mol
③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g);△H=+19kJ/mol
写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式
CO(g)+FeO(s)=Fe(g)+CO2(g)△H=-11KJ/mol
CO(g)+FeO(s)=Fe(g)+CO2(g)△H=-11KJ/mol
;(3)甲醇是一种清洁高效的能源,若将甲醇、氧气和氢氧化钾溶液设计成燃料电池,该电池正极反应式为:
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-
.二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用.工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚(CH3OCH3).
请回答下列问题:
(1)煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为:
(2)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ?mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ?mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.3kJ?mol-1
总反应:3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是:
a.压缩体积 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度
d.增加CO的浓度 e.分离出二甲醚(CH3OCH3)
(3)已知反应②:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ?mol-1
某温度下的平衡常数为400.此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
①比较此时正、逆反应速率的大小比较:v正
②该反应的平衡常数的表达式为K=
温度升高,该反应的平衡常数K
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请回答下列问题:
(1)煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为:
Na2CO3+H2S═NaHCO3+NaHS
Na2CO3+H2S═NaHCO3+NaHS
(2)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ?mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ?mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.3kJ?mol-1
总反应:3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=
-246.4kJ?mol-1
-246.4kJ?mol-1
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是:
a、c、e
a、c、e
(填字母代号).a.压缩体积 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度
d.增加CO的浓度 e.分离出二甲醚(CH3OCH3)
(3)已知反应②:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ?mol-1
某温度下的平衡常数为400.此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
浓度(mol?L-1) | 0.40 | 0.6 | 0.6 |
>
>
v逆 (填“>”、“<”或“=”).②该反应的平衡常数的表达式为K=
c(CH3OCH3)c(H2O) |
c2(CH3OH) |
c(CH3OCH3)c(H2O) |
c2(CH3OH) |
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”).