题目内容

(18分)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合来制备甲醇:

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

(1)在容积固定为2 L的密闭容器内充入1 mol CO和2 mol H2,加入 催化剂后在250 ℃开始反应,

CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。容器中M、N两点气体的物质的量之比为 。M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、KQ的大小关系为 。

(2)通过压力计监测上述容器内压强的变化如下:

反应时间/min

0

5

10

15

20

25

压强/Mpa

12.6

10.8

9.5

8.7

8.4

8.4

则从反应开始到20min时,以CO表示的平均反应速率为 ,该温度下平衡常数K= 。

(3)下列描述中能说明上述反应已达平衡状态的是 。

A.2v(H2)正=v(CH3OH)逆

B.容器内气体的平均摩尔质量保持不变

C.容器中气体的压强保持不变

D.单位时间内生成n mol CO的同时生成2n mol H2

(4)25℃时以甲醇燃料电池(电解质溶液为稀硫酸)为电源电解300 mL NaCl溶液,正极反应式为 。在电解一段时间后,NaCl溶液的pH变为13(假设NaCl溶液的体积不变),则理论上消耗甲醇的物质的量为__________。

练习册系列答案
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(14分)乙酰苯胺可用作止痛剂、退热剂、防腐剂和染料中间体,实验室制备乙酰苯胺反应原理和有关数据如下:

名称

相对分子质量

性状

密度(g/cm3)

沸点/℃

溶解度

苯胺

93

无色油状液体具有还原性

1.02

184

微溶于水

均易溶于乙醇、乙醚

乙酸

60

无色液体

1.05

118

易溶于水

乙酰苯胺

135

白色晶体

1.22

304

微溶于冷水、溶于热水

实验步骤:

在50ml圆底烧瓶中加入无水苯胺5ml.,冰醋酸7.5mL,锌粉0.lg,按下图安装仪器,加入沸石,给反应器均匀加热,使反应液在微沸状态下回流,调节加热温度,使柱顶温度控制在105℃左右,反应约60~ 80nun,当反应基本完成时,停止加热.

在搅拌下,趁热将烧瓶中的物料倒人盛有l00mL冰水的烧杯中,剧烈搅拌,并冷却烧杯至室温,粗乙酰苯胺结晶析出,抽滤、洗涤、干燥,得到乙酰苯胺粗品.将粗品重结晶,抽滤,晾干,称重,计算产率,注:D为刺形分馏柱,用于沸点差别不太大的混合物的分离.

请回答下列问题:

(1)仪器B的名称 。

(2)装置图中加热可用 (填“水浴”或“油浴”)。

(3)实验中加入锌粉的目的是 。

(4)为何要控制分馏柱上端的温度在105℃左右 。

(5)通过观察到 ,现象可判断反应基本完成,反应结束后须立即倒入事先准备好的冰水中的原因 。

(6)洗涤乙酰苯胺粗品最合适的试剂是 。

a.用少量冷水洗

b.用少量热水洗

c.先用冷水洗,再用热水洗

d.用酒精洗

(7)该实验最终得到纯品1.8 g,则乙酰苯胺的产率是 。

(12分)二甲醚(CH3OCH3)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。工业上以CO和H2为原料生产二甲醚CH3OCH3的新工艺主要发生三个反应:

①CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) △H1=-Q1 kJ·mol-1

②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H2=-Q2 kJ·mol-1

③CO(g)+ H2O(g) CO2(g) + H2(g) △H3=-Q3 kJ·mol-1

回答下列问题:

(1)新工艺的总反应3H2(g)+ 3CO(g)CH3OCH3(g)+ CO2(g)的热化学方程式为 。

(2)工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:CO(g) + 2H2(g) CH3OH (g) △H。下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(Κ)。

温度

250℃ 

300℃ 

350℃ 

K

2.041

0.270

0.012

①由表中数据判断ΔH 0 (填“ >”、“=”或“<”)。能够说明某温度下该反应是平衡状态的是 。

A.体系的压强不变 B.密度不变

C.混合气体的相对分子质量不变 D.c(CO)=c(CH3OH)

②某温度下,将 2mol CO和 6mol H2 充入2L的密闭容器中,充分反应 10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,计算此温度下的平衡常数K= 。

(3)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJmol-1。实验室模拟化工生产,在恒容密闭容器中充入一定量N2和H2后,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如图1。请回答下列问题:

①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为 。

②在实验Ⅲ中改变条件为采用比实验Ⅰ更高的温度,请在图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中c(NH3)随时间变化的示意图。

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