(15分)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:
① CH3OCH3(g) + H2O(g)
2CH3OH(g)
ΔH=+37 kJ·mol-1
② CH3OH(g)
+ H2O(g)
3H2(g)
+ CO2(g) ΔH=+49 kJ·mol-1
③ CO2(g)
+ H2(g)
CO(g) + H2O(g)
ΔH=+41.3 kJ·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)二甲醚可以通过天然气和CO2合成制得,该反应的化学方程式为
。
(2)CH3OCH3(g)与水蒸气重整制氢气的热化学方程式为
。
(3)下列采取的措施和解释正确的是 。(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
(4)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。
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容器 |
甲 |
乙 |
丙 |
|
反应物投入量 |
1mol CH3OCH3 、1mol H2O |
2mol CH3OH |
1mol CH3OH |
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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 |
下列说法正确的是 。(填字母序号)
A. a+2c=37 B. α1 + α2=1 C. V1 > V3 D. c1 = 2c3
(5)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 。
(15分)氟化钠是一种重要的氟盐,主要用作农业杀菌剂、杀虫剂、木材防腐剂和生产含氟牙膏等。实验室可通过下图所示的流程以氟硅酸(H2SiF6)等物质为原料制取氟化钠,并得到副产品氯化铵:![]()
有关物质在水中溶解度(g/100gH2O)如下:
|
温度 |
10℃ |
20℃ |
30℃ |
溶解度:20℃NaF—4 0℃NH4F—100; 常温Na2SiF6微溶于水 |
|
NH4Cl溶解度 |
33.3 |
37.2 |
41.4 |
请回答下列问题:
(1)操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器有 。
(2)上述流程中发生两步反应,化学方程式为:
(3)操作II的作用是
操作Ⅲ的具体过程是
(4)流程中NH4HCO3必须过量,其原因是
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