10.(14分)二甲醚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。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
请回答下列问题:
⑴ 煤的气化的主要化学反应方程式为:_____________________________________。
⑵ 煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化
学方程式为:_________________________________________________________。
⑶ 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
① 2H2(g)
+ CO(g)
CH3OH(g);ΔH = -90.8
kJ·mol-1
② 2CH3OH(g)
CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH= -23.5
kJ
·mol-1
③ CO(g) + H2O(g)
CO2(g) + H2(g);ΔH= -41.3 kJ·mol-1
总反应:3H2(g)
+ 3CO(g)
CH3OCH3(g)
+ CO2 (g)的ΔH= ___________;
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是___
_______(填字母代号)。
a.高温高压 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度
d.增加CO的浓度 e.分离出二甲醚
⑷ 已知反应②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH ,反应到某时刻测得各组分的浓度如
下:
|
物质 |
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
|
浓度/(mol·L-1) |
0.44 |
0.6 |
0.6 |
① 比较此时正、逆反应速率的大小:v正 ______ v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
② 若加入CH3OH后,经10
min反应达到平衡,此时c(CH3OH)
= _________;该时间内反应速率v(CH3
OH) = __________。
解析:(1)煤生成水煤气的反应为C+H2O
CO+H2。
(2)既然生成两种酸式盐,应是NaHCO3和NaHS,故方程式为:
Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS。
(3)观察目标方程式,应是①×2+②+③,故△H=2△H1+△H2+△H3=-246.4kJ· mol -1。
正反应是放热反应,升高温度平衡左移,CO转化率减小;加入催化剂,平衡不移动,转化率不变;减少CO2的浓度、分离出二甲醚,平衡右移,CO转化率增大;增大CO浓度,平衡右移,但CO转化率降低;故选c、e。
(4)此时的浓度商Q=
=1.86<400,反应未达到平衡状态,向正反应方向移动,故
正>
逆;设平衡时生成物的浓度为0.6+x,则甲醇的浓度为(0.44-2x)有:400=
,解得x=0.2 mol·L-1,故0.44 mol·L-1-2x=0.04 mol·L-1。
由表可知,甲醇的起始浓度度为(0.44+1.2) mol·L-1=1.64 mol·L-1,其平衡浓度为0.04 mol·L-1,
10min变化的浓度为1.6 mol·L-1,故
(CH3OH)=0.16
mol·L-1·min-1。
答案:(1) C+H2O
CO+H2。
(2) Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS
(3) -246.4kJ· mol -1 c、e
(4) ①> ②0.04 mol·L-1 0.16 mol·L-1·min-1
命题立意:本题是化学反应原理的综合性试题,考查了化学方程式的书写、盖斯定律的应用、化学平衡移动原理,和利用浓度商和平衡常数的关系判断平衡移动的方向、平衡常数和速率的计算等。
8.(18分)Ⅰ.已知:R-CH=CH-O-R′
R-CH2CHO + R′OH
(烃基烯基醚)
烃基烯基醚A的相对分子质量(M r)为176,分子中碳氢原子数目比为3∶4 。与A相关的反应如下:
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请回答下列问题:
⑴ A的分子式为_________________。
⑵ B的名称是___________________;A的结构简式为________________________。
⑶ 写出C → D反应的化学方程式:_______________________________________。
⑷ 写出两种同时符合下列条件的E的同分异构体的结构简式:
_________________________、________________________。
① 属于芳香醛;
② 苯环上有两种不同环境的氢原子。
Ⅱ.由E转化为对甲基苯乙炔(
)的一条路线如下:
![]()
⑸ 写出G的结构简式:____________________________________。
⑹ 写出① ~ ④步反应所加试剂、反应条件和 ① ~ ③ 步反应类型:
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序号 |
所加试剂及反应条件 |
反应类型 |
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① |
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② |
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③ |
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④ |
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-- |
解析:(1) (2)由B可催化氧化成醛和相对分子质量为60可知,B为正丙醇;由B、E结合题给信息,逆推可知A的结构简式为:
。
(3)C→D发生的是银镜反应,反应方程式为:
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(4)符合苯环上有两种不同环境H原子的结构对称程度应较高,有:
。
(5)(6)生成含有碳碳三键的物质,一般应采取卤代烃的消去反应,故第①步是醛加成为醇,第②步是醇消去成烯烃,第③步是与Br2加成,第④步是卤代烃的消去。
答案:
(1)C12H16O
(2) 正丙醇或1-丙醇
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(3)![]()
(4) ![]()
(5)![]()
(6) ![]()
命题立意:典型的有机推断、有机合成综合性试题,全面考查了有机分子式和结构简式的推导,结构简式和化学方程式的书写,同分异构体的判断与书写,有机合成,和有机信息的理解与应用。全面考查了学生思维能力、分析问题和解决问题的能力。