题目内容

【题目】甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,它清洁、高效、具有优良的环保性能,甲醚是一种无色气体,具有轻微的醚香味,甲醚可作燃料电池的燃料。

(1)甲醚(CH3OCH3)与 (填结构简式)互为同分异构体。

(2)工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下:6H2(g)+2CO2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g),反应放热。

I.一定温度下,在一个固定体积的密闭容器中进行该反应。下列能判断反应到达化学平衡状态的是 (选填编号,注意大小写)

a. c(H2)与c(H2O)的比值保持不变

b. 单位时间内有2molH2消耗时有1molH2O生成

c. 容器中气体密度不再改变

d. 容器中气体压强不再改变

II.温度升高,该化学平衡逆向移动后到达新平衡,混合气体的平均相对分子质量将 (填“变大”、“变小”或“不变”)

(3)以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池,该燃料电池的负极反应式为 。

【答案】(1)CH3CH2OH;(2)I.ad;II.变小;(3)CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O。

【解析】

试题分析:(1)甲醚(CH3OCH3)分子式是C2H6O,与乙醇CH3CH2OH互为同分异构体。(2)a.氢气是反应物,水是生成物,若c(H2)与c(H2O)的比值保持不变时,说明该反应达到平衡状态,正确;b.无论反应是否达到平衡状态,单位时间内有2mol H2消耗时有1mol H2O生成,所以不能说明该反应达到平衡状态,故错误;c.混合物的质量不变,容器的体积不变,所以无论反应是否达到平衡状态,容器中气体密度始终不变,错误;d.该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应,当容器中气体压强不再改变时,该反应达到平衡状态,故正确;(3)根据温度和K之间的关系图知,当升高温度时,化学平衡向气体体积增大的逆反应方向移动,则气体的物质的量增大,由于气体的质量不变,则其平均摩尔质量减小,所以其平均式量减小;(3)以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池,二甲醚失去电子,发生氧化反应,氧气获得电子,发生还原反应,所以通入二甲醚的电极为负极,一个二甲醚失去12个电子,产生的CO2与溶液的OH-结合形成CO32-,同时产生水,CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O。

练习册系列答案
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【题目】有机物的反应往往伴随副反应发生,因此 需要分离提纯。有一种水果香精的合成步骤如下:

Ⅰ合成:

在干燥的圆底烧瓶中加入11.5 mL(9.3 g,0.125 mol)正丁醇、7.2 mL(7.5 g,0.125 mol)冰醋酸和3~4滴浓H2SO4,摇匀后,加几粒沸石,再按图1所示装置安装好。在分水器中预先加入5.00 mL水,其水面低于分水器回流支管下沿3~5 mm,然后用小火加热,反应大约40 min。

Ⅱ分离提纯:

① 将烧瓶中反应后的混合物冷却后与分水器中的酯层合并,转入分液漏斗,依次用10 mL水、10 mL 10% 碳酸钠溶液洗至中性,充分振荡后静置,分去水层。

② 将酯层倒入小锥形瓶中,加少量无水硫酸镁干燥。

③ 将乙酸正丁酯粗产品转入50 mL蒸馏烧瓶中,加几粒沸石进行常压蒸馏,收集产品。

主要试剂及产物的物理常数如下:

制备过程中还可能有的副反应:

2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O

(1)合成和分离过程中均使用沸石,其作用________________________ 。

(2)如图1整个装置可看作由分水器、圆底烧瓶和冷凝管组成,其中冷水应从______(填a或b)管口通入。

(3)在操作步骤②后(即酯层用无水硫酸镁干燥后),应先_______(填实验操作名称),然后将乙酸正丁酯粗产品转入蒸馏烧瓶中,如果蒸馏装置如图2所示,则收集到的产品中可能混有___________杂质。

(4)步骤③的常压蒸馏,需控制一定的温度,你认为在______中加热比较合适(请从下列选项中选择)。

A.水 B.甘油(沸点290℃)

C.沙子 D.石蜡油(沸点200~300℃)

(5)如何根据装置中的实验现象判断该合成反应达到了终点_______________ 。

(6)反应结束后,若放出的水为6.98 mL(水的密度为1g/mL),则正丁醇的利用率约为__________。

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