9.二甲醚(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:
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:
由上述数据计算△H1=-99kJ/mol.
(2)该工艺的总反应为3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)△H
该反应△H=-263kJ/mol,化学平衡常数K=K12•K2•K3(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AD.
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,原因是反应③消耗了反应②中的产物H2O,使反应②的化学平衡右移.
(5)以$\frac{n({H}_{2})}{n(CO)}$=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CD.
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$\frac{n({H}_{2})}{n(CO)}$=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=2.25.
| 编号 | 热化学方程式 | 化学平衡常数 |
| ① | CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1 | K1 |
| ② | 2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-24kJ/mol | K2 |
| ③ | CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3=-41kJ/mol | K3 |
(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) | 436 | 1076 | 343 | 465 | 413 |
(2)该工艺的总反应为3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)△H
该反应△H=-263kJ/mol,化学平衡常数K=K12•K2•K3(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AD.
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,原因是反应③消耗了反应②中的产物H2O,使反应②的化学平衡右移.
(5)以$\frac{n({H}_{2})}{n(CO)}$=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CD.
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$\frac{n({H}_{2})}{n(CO)}$=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=2.25.
8.尿素是蛋白质代谢的产物,也是重要的化学肥料.工业合成尿素反应如下:
2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(g)
(1)在一个真空恒容密闭容器中充入CO2和NH3发生上述反应合成尿素,恒定温度下混合气体中的氨气含量如图1所示.A点的正反应速率v正(CO2)>B点的逆反应速率v逆(CO2)(填“>”、“<”或“=”);

氨气的平衡转化率为75%.
(2)氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物.将体积比为2:1的NH3和CO2混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中,在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡:
2NH3(g)+CO2(g)═NH2COONH4(s)
将实验测得的不同温度下的平衡数据列于下表:
①关于上述反应的焓变、熵变说法正确的是A.
A.△H<0,△S<0 B.△H>0,△S<0
C.△H>0,△S>0 D.△H<0,△S>0
②关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是C
A.分离出少量的氨基甲酸铵,反应物的转化率将增大
B.平衡时降低体系温度,CO2的体积分数下降
C.NH3的转化率始终等于CO2的转化率
D.加入有效的催化剂能够提高氨基甲酸铵的产率
③氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵,酸性条件水解更彻底.将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐酸溶液中直到pH=7(室温下,忽略溶液体积变化),共用去0.052mol氨基甲酸铵,此时溶液中几乎不含碳元素.
此时溶液中c(NH4+)=0.1mol/L;(填具体数值)
NH4+水解平衡常数值为4×10-9.
(3)化学家正在研究尿素动力燃料电池,尿液也能发电!用这种电池直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水又能发电.尿素燃料电池结构如图2所示,写出该电池的负极反应式:CO(NH2)2+H2O-6e-═N2↑+CO2↑+6H+.
2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(g)
(1)在一个真空恒容密闭容器中充入CO2和NH3发生上述反应合成尿素,恒定温度下混合气体中的氨气含量如图1所示.A点的正反应速率v正(CO2)>B点的逆反应速率v逆(CO2)(填“>”、“<”或“=”);
氨气的平衡转化率为75%.
(2)氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物.将体积比为2:1的NH3和CO2混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中,在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡:
2NH3(g)+CO2(g)═NH2COONH4(s)
将实验测得的不同温度下的平衡数据列于下表:
| 温度(℃) | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 |
| 平衡气体总浓度 (10-3mol/L) | 2.4 | 3.4 | 4.8 | 6.8 | 9.4 |
A.△H<0,△S<0 B.△H>0,△S<0
C.△H>0,△S>0 D.△H<0,△S>0
②关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是C
A.分离出少量的氨基甲酸铵,反应物的转化率将增大
B.平衡时降低体系温度,CO2的体积分数下降
C.NH3的转化率始终等于CO2的转化率
D.加入有效的催化剂能够提高氨基甲酸铵的产率
③氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵,酸性条件水解更彻底.将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐酸溶液中直到pH=7(室温下,忽略溶液体积变化),共用去0.052mol氨基甲酸铵,此时溶液中几乎不含碳元素.
此时溶液中c(NH4+)=0.1mol/L;(填具体数值)
NH4+水解平衡常数值为4×10-9.
(3)化学家正在研究尿素动力燃料电池,尿液也能发电!用这种电池直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水又能发电.尿素燃料电池结构如图2所示,写出该电池的负极反应式:CO(NH2)2+H2O-6e-═N2↑+CO2↑+6H+.
7.第21届联合国气候大会于2015年11月30日在巴黎召开,会议的主题是减少温室气体排放量.
Ⅰ.CO2加氢合成甲醇是合理利用 CO2的有效途径.由 CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下:
反应①:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.58kJ•mol-1
反应②:CO2(g)+H2(g)?CO (g)+H2O(g)△H2
反应③:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H3=-90.77kJ•mol-1,回答下列问题:
(1)反应②的△H2=+41.19 kJ•mol-1,反应 ①自发进行条件是较低温(填“较低温”、“较高温”或“任何温度”).
(2)某温度下,在体积为2L的恒容密闭容器中,按如下方式加入反应物,仅发生反应①.一段时间后达到平衡.
测得甲中CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示.
①前3min内,平均反应速率v(H2)=0.5mol•L-1•min-1.此温度下该反应的平衡常数为
5.33(结果保留两位小数).
②下列措施中,既能使反应速率加快,又能使n(CH3OH)/n(CO2)增大是D.
A.升高温度 B.充入惰性气体 C.将H2O(g)从体系中分离
D.再充入1mol H2 E.再充入1mol CO2 F.加入催化剂
③反应达到平衡后,若向反应体系再加入CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)各1mol,化学平衡正向(填“正向”、“逆向”或“不”)移动.
④要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为1.5 mol/L<c≤2 mol/L.
Ⅱ.工业上可用CO2与NH3合成制尿素的原料氨基甲酸铵(H2NCOONH4).氨基甲酸铵极易发生:H2NCOONH4+2H2O?NH4HCO3+NH3•H2O,该反应酸性条件下更彻底.25℃,向l L 0.1mol•L-1的盐酸中逐渐加入氨基甲酸铵粉末至溶液呈中性(忽略溶液体积变化),共用去0.052mol氨基甲酸铵.若此时溶液中几乎不含碳元素,则该溶液中 c(NH4+)=0.1mol/L,NH4+水解常数Kh=4×10-9mol/L.
0 160518 160526 160532 160536 160542 160544 160548 160554 160556 160562 160568 160572 160574 160578 160584 160586 160592 160596 160598 160602 160604 160608 160610 160612 160613 160614 160616 160617 160618 160620 160622 160626 160628 160632 160634 160638 160644 160646 160652 160656 160658 160662 160668 160674 160676 160682 160686 160688 160694 160698 160704 160712 203614
Ⅰ.CO2加氢合成甲醇是合理利用 CO2的有效途径.由 CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下:
反应①:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.58kJ•mol-1
反应②:CO2(g)+H2(g)?CO (g)+H2O(g)△H2
反应③:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H3=-90.77kJ•mol-1,回答下列问题:
(1)反应②的△H2=+41.19 kJ•mol-1,反应 ①自发进行条件是较低温(填“较低温”、“较高温”或“任何温度”).
(2)某温度下,在体积为2L的恒容密闭容器中,按如下方式加入反应物,仅发生反应①.一段时间后达到平衡.
| 容器 | 甲 | 乙 |
| 反应物投入量 | 2mol CO2、6mol H2 | a mol CO2、b mol H2 c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g) |
①前3min内,平均反应速率v(H2)=0.5mol•L-1•min-1.此温度下该反应的平衡常数为
5.33(结果保留两位小数).
②下列措施中,既能使反应速率加快,又能使n(CH3OH)/n(CO2)增大是D.
A.升高温度 B.充入惰性气体 C.将H2O(g)从体系中分离
D.再充入1mol H2 E.再充入1mol CO2 F.加入催化剂
③反应达到平衡后,若向反应体系再加入CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)各1mol,化学平衡正向(填“正向”、“逆向”或“不”)移动.
④要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为1.5 mol/L<c≤2 mol/L.
Ⅱ.工业上可用CO2与NH3合成制尿素的原料氨基甲酸铵(H2NCOONH4).氨基甲酸铵极易发生:H2NCOONH4+2H2O?NH4HCO3+NH3•H2O,该反应酸性条件下更彻底.25℃,向l L 0.1mol•L-1的盐酸中逐渐加入氨基甲酸铵粉末至溶液呈中性(忽略溶液体积变化),共用去0.052mol氨基甲酸铵.若此时溶液中几乎不含碳元素,则该溶液中 c(NH4+)=0.1mol/L,NH4+水解常数Kh=4×10-9mol/L.