(本题满分18分)二甲醚(CH3OCH3)是一种应用前景广阔的清洁燃料,以CO和H2为原料生产二甲醚主要发生以下三个反应:

编号

热化学方程式

化学平衡常数

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1

K1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=﹣24kJ•mol﹣1

K2

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=﹣41kJ•mol﹣1

K3

回答下列问题:

(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:

化学键

H﹣H

C﹣O

C=O

H﹣O

C﹣H

E/(kJ.mol﹣1)

436

343

1076

465

413

由上述数据计算△H1=

(2)该工艺的总反应为3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H,该反应△H= ,化学平衡常数K= (用含K1、K2、K3的代数式表示);

(3)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有

A.分离出二甲醚 B.升高温度

C.改用高效催化剂 D.增大压强

(4)工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行,无反应③发生.该工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率,原因是

(5)以n(H2)/n(CO)=2 通入1L的反应器中,一定条件下发生反应:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示.下列说法正确的是

A.该反应的△H>0

B.若在p2和316℃时反应达到平衡,则CO的转化率小于50%

C.若在p3和316℃时反应达到平衡,H2的转化率等于50%

D.若在p3和316℃时,起始时n(H2)/n(CO)=3,则达平衡时CO的转化率大于50%

E.若在p1和200℃时,反应达平衡后保持温度和压强不变,再充入2mol H2和1mol CO,则平衡时二甲醚的体积分数增大

(6)某温度下,将8.0mol H2和4.0mol CO充入容积为2L的密闭容器中,发生反应:4H2(g)+2CO(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g),反应达平衡后测得二甲醚的体积分数为25%,则该温度下反应的平衡常数K=

纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,下表为制取Cu2O的三种方法:

方法I

用碳粉在高温条件下还原CuO

方法II

用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2

方法III

电解法,反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑

(1)已知:2Cu(s)+O2(g)=Cu2O(s)△H=﹣akJ•mol﹣1

C(s)+O2(g)=CO(g)△H=﹣bkJ•mol﹣1

Cu(s)+O2(g)=CuO(s)△H=﹣ckJ•mol﹣1

则方法I发生的反应:2Cu O(s)+C(s)=Cu2O(s)+CO(g);△H= kJ•mol﹣1.

(2)工业上很少用方法I制取Cu2O,是由于方法I反应条件不易控制,若控温不当,会降低Cu2O产率,请分析原因:

(3)方法II为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2.

该制法的化学方程式为

(4)方法III采用离子交换膜控制电解液中OH﹣的浓度而制备纳米Cu2O,装置如图所示,写出电极反应式

并说明该装置制备Cu2O的原理

(5)在相同的密闭容器中,用以上两种方法制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验:

2H2O(g)2H2(g)+O2(g)△H>0,水蒸气的浓度(mol/L)随时间t(min)

变化如下表所示.

序号

Cu2O a克

温度

0

10

20

30

40

50

方法II

T1

0.050

0.0492

0.0486

0.0482

0.0480

0.0480

方法III

T1

0.050

0.0488

0.0484

0.0480

0.0480

0.0480

方法III

T2

0.10

0.094

0.090

0.090

0.090

0.090

下列叙述正确的是 (填字母代号).

a.实验的温度:T2<T1

b.实验①前20min的平均反应速率v(O2)=7×10﹣5mol•L﹣1•min﹣1

c.实验②比实验①所用的Cu2O催化效率高

d. 实验①、②、③的化学平衡常数的关系:K1=K2<K3.

短周期主族元素A、B、C、D、E原子序数依次增大,A是周期表中原子半径最小的元素,B是形成化合物种类最多的元素,C原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,D是同周期中金属性最强的元素,E的负一价离子与C的某种氢化物分子含有相同的电子数.

(1)A、C、D形成的化合物中含有的化学键类型为

(2)已知:

①E﹣E→2E△H=+a kJ•mol﹣1;

②2A→A﹣A△H=﹣b kJ•mol﹣1;

③E+A→A﹣E△H=﹣c kJ•mol﹣1;

写出298K时,A2与E2反应的热化学方程式

(3)在某温度下、容积均为2L的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,使之发生反应:2A2(g)+BC(g)?X(g)△H=﹣a kJ•mol﹣1(a>0,X为A、B、C三种元素组成的一种化合物).初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下:

实验

初始投料

2molA2、1molBC

1molX

4molA2、2molBC

平衡时n(X)

0.5mol

n2

n3

反应的能量变化

放出Q1kJ

吸收Q2kJ

放出Q3kJ

体系的压强

P1

P2

P3

反应物的转化率

α1

α2

α3

①在该温度下,假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4min,则A2的平均反应速率v(A2)=

②计算该温度下此反应的平衡常数K=

③三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是 (填字母).

A.α1+α2=1

B.Q1+Q2=a

C.α3<α1

D.P3<2P1=2P2

E.n2<n3<1.0mol

F.Q3=2Q1

④在其他条件不变的情况下,将甲容器的体系体积压缩到1L,若在第8min达到新的平衡时A2的总转化率为75%,请在图1中画出第5min到新平衡时X的物质的量浓度的变化曲线.

(4)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种高温燃料电池,被称为第二代燃料电池.目前已接近商业化,示范电站规模已达2MW,从技术发展趋势来看,是未来民用发电的理想选择方案之一.现以A2(g)、BC(g)为燃料,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质.写出碳酸盐燃料电池(MCFC)正极电极反应式

 0  152000  152008  152014  152018  152024  152026  152030  152036  152038  152044  152050  152054  152056  152060  152066  152068  152074  152078  152080  152084  152086  152090  152092  152094  152095  152096  152098  152099  152100  152102  152104  152108  152110  152114  152116  152120  152126  152128  152134  152138  152140  152144  152150  152156  152158  152164  152168  152170  152176  152180  152186  152194  203614 

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