二甲醚(CH3OCH3)和甲醇(CH3OH)都是高效清潔能源.工業(yè)上利用煤的氣化產(chǎn)物(水煤氣)合成甲醇和二甲醚.回答下列問題:
(1)制備二甲醚最后一步反應(yīng)由Al2O3催化甲醇脫水合成,反應(yīng)方程式為
 

(2)已知:CO(g)+2H2(g)═CH3OH (g)△H=-90.1kJ?mol-1
CO(g)的燃燒熱是282.8kJ?mol-1;H2的燃燒熱是285.8kJ?mol-1
寫出表示CH3OH (g) 燃燒熱的熱化學(xué)反應(yīng)方程式
 

(3)二甲醚直接燃料電池比甲醇直接燃料電池更高效,等質(zhì)量的二甲醚和甲醇完全放電轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量之比是
 
.用二甲醚直接燃料電池電解足量飽和食鹽水,當(dāng)消耗9.2g二甲醚時理論上陰極產(chǎn)生的氣體的體積為
 
L.(標(biāo)況下)
(4)在合成中伴有水煤氣交換反應(yīng):CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g),等物質(zhì)的量的CO(g)和H2O(g)加入密閉容器中反應(yīng),平衡時測得結(jié)果如下表.
溫度 260℃      280℃ 295℃    310℃
CO轉(zhuǎn)化率 89%      80%  75%     60%
①請解釋CO轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系
 

②列式計算280℃時平衡常數(shù)
 

③若平衡體系中,測得H2的壓強(qiáng)占總壓的30%,要使體系中CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到70%,應(yīng)該使溫度
 
(填“升高”、“降低”、“不變”)
考點:熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡建立的過程
專題:基本概念與基本理論
分析:(1)甲醇在氧化鋁催化劑作用下發(fā)生分子間脫水生成二甲醚;
(2)分別寫出CO、H2的燃燒熱的熱化學(xué)方程式,利用蓋斯定律可求出CH3OH燃燒熱的熱化學(xué)方程式;
(3)根據(jù)二甲醚和甲醇燃燒的方程式解答;求出9.2g二甲醚轉(zhuǎn)移電子數(shù),串聯(lián)電路每個電極轉(zhuǎn)移電子守恒,依據(jù)電解飽和食鹽水時陰極電極反應(yīng)式求出產(chǎn)生氣體的體積;
(4)①依據(jù)溫度對平衡移動的影響解答;
②列三段求出平衡時各物質(zhì)濃度帶入平衡常數(shù)表達(dá)式求解;
③列三段求出H2的壓強(qiáng)占總壓的30%時,CO的轉(zhuǎn)化率,依據(jù)溫度對平衡移動的影響解答.
解答: 解:(1)甲醇在氧化鋁催化劑作用下發(fā)生分子間脫水生成二甲醚和水方程式為:2CH3OH
氧化鋁
CH3OCH3+H2O;
故答案為:2CH3OH
氧化鋁
CH3OCH3+H2O;
(2)CO燃燒的熱化學(xué)方程式:CO(g)+
1
2
O2(g)═CO2(g)△H=-282.8 kJ?mol-1
H2燃燒的熱化學(xué)方程式:H2(g)+
1
2
O2(g)═H2O(l)△H=-285.8 kJ?mol-1
CO(g)+2H2(g)═CH3OH (g)△H=-90.1kJ?mol-1
根據(jù)蓋斯定律:①+②×2-③得甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式:CH3OH(l)+
3
2
O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-764.4 kJ?mol-1 ,
故答案為:CH3OH(l)+
3
2
O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-764.4 kJ?mol-1
(3)取mg二甲醚和甲醇則轉(zhuǎn)移電子數(shù)關(guān)系
CH3OCH3+3O2
點燃
2CO2+3H20,轉(zhuǎn)移電子數(shù)
        46                       12mol
        m                        
12m
46

                           
  2CH3OH+3O2
燃燒
2CO2+4H2O     轉(zhuǎn)移電子數(shù)
     64                         12mol                
      m                          
12m
64
            
等質(zhì)量的二甲醚和甲醇完全放電轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量之比=
12m
46
12m
64
=32:23;
故答案為:32:23;
消耗9.2g二甲醚轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為:
12×9.6
46
=2.5(mol)根據(jù)串聯(lián)電路特點則陰極轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2.5mol
    2H++2e-=H2
       2mol     22.4L
       2.4mol    V                
V=26.88L
(4)①從圖表數(shù)據(jù)可知隨著溫度的升高,CO轉(zhuǎn)化率降低,說明CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)是吸熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動,CO轉(zhuǎn)化率降低;
②280℃時,CO轉(zhuǎn)化率為80%,設(shè)CO(g)和H2O(g)均為amol,容器體積為VL
            CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)
 起始濃度   
a
V
          
a
V
           0          0
轉(zhuǎn)化濃度    
a
V
×0.8   
a
V
×0.8      
a
V
×0.8  
a
V
×0.8 
平衡濃度
a
V
×0.2         
a
V
×0.2     
a
V
×0.8    
a
V
×0.8

平衡常數(shù)K=
[CO2][H2]
[CO][H2O]
=
[   
a
V
×0.8][
a
V
 ×0.8]
a
V
×0.2  ][ 
a
V
×0.2  ]
=16;
故答案為:16;
③設(shè)反應(yīng)消耗CO物質(zhì)的量為xmol則
                CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)
起始時物質(zhì)的量    a         a           0         0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量      x          x           x         x
平衡時物質(zhì)的量    a-x        a-x         x         x    
根據(jù)題意得
x
a-x+a-x+x+x
=30%   x=0.6a   則CO轉(zhuǎn)化率為:
0.6a
a
×100%=60%,要想使CO轉(zhuǎn)化率升高到70%,平衡應(yīng)向右移動,CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)為放熱反應(yīng),降低溫度平衡向放熱方向移動,
故答案為:降低.
點評:本題考查了反應(yīng)熱的計算,熱化學(xué)方程式的書寫,燃料電池原理,化學(xué)平衡常數(shù)的計算和應(yīng)用,影響化學(xué)平衡移動的因素,題目綜合性強(qiáng),涉及考點均為高考的熱點,需要對相應(yīng)知識有很好的把握,難度較大,是個好題.
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相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

組成和結(jié)構(gòu)可用表示的有機(jī)物共有(不考慮立體異構(gòu))( 。
A、9種B、12種
C、24種D、36種

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

現(xiàn)有兩只試劑瓶,瓶中均盛有水溶液,瓶上標(biāo)簽?zāi):磺,只知道是淀粉和食鹽配制的.請你用盡可能多的方法對其鑒別.(提示:淀粉的水溶液屬于膠體)
 
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列電解質(zhì)中,①NaCl;②NaOH;③NH3?H2O;④CH3COOH;⑤BaSO4;⑥AgCl;⑦Na2O;⑧K2O;⑨H2O,
 
是強(qiáng)電解質(zhì);
 
是弱電解質(zhì).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

在一固定容積的密閉容器中進(jìn)行著如下反應(yīng):
CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) 其平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下:
t℃70080085010001200
K2.61.71.00.90.6
(1)K的表達(dá)式為:
 
;
(2)該反應(yīng)的正反應(yīng)為
 
反應(yīng)(“吸熱”或“放熱”);
(3)下列選項中可作為該反應(yīng)在850℃時已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志的是:
 

A.容器中壓強(qiáng)不再變化            B.混合氣體中CO濃度不再變化
C.混合氣體的密度不再變化        D.c(CO2)=c(CO)=c(H2)=c(H2O)
(4)當(dāng)溫度為850℃,某時刻測得該溫度下的密閉容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量見下表:
COH2OCO2H2
0.5mol8.5mol2.0mol2.0mol
此時上述的反應(yīng)中正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系式是
 
(填代號).
a.v(正)>v(逆)      b.v(正)<v(逆)      c.v(正)=v(逆)      d.無法判斷.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

把在空氣中久置的鎂條7.2g投入盛有500mL 0.5mol?L-1硫酸溶液的燒杯中,鎂條與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率與反應(yīng)時間如圖所示,回答下列問題:
(1)曲線由0→a段不產(chǎn)生氫氣的原因
 
,有關(guān)的離子方程式為
 
;
(2)曲線由b→c段,產(chǎn)生氫氣的速率逐漸增大的主要原因
 

(3)曲線由c以后,產(chǎn)生氫氣的速率逐漸下降的主要原因
 

(4)在b到c這段時間內(nèi),收集到氫氣VL(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則這段時間內(nèi)用硫酸表示的平均速率為
 
mol/(L?s)(假設(shè)反應(yīng)前后溶液體積不變).
(5)對于足量鎂條和100ml 2mol/L硫酸生成氫氣的反應(yīng),下列措施能減緩反應(yīng)速率,但又不影響生成氫氣的總量的是
 

①加NaOH固體;②加BaCl2溶液;③加KNO3溶液;④加H2O;⑤加CH3COONa固體;⑥加小蘇打溶液;⑦加少量CuSO4溶液;⑧加Na2SO4溶液;⑨將2mol/L硫酸換成160mL 2.5mol/L的鹽酸;⑩將鎂條換成鎂粉.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

現(xiàn)有鋅粉和鋁粉混合物11.9g,與足量的鹽酸反應(yīng)生成8.96L氫氣(S.T.P.),求混合物中鋅和鋁的含量各為多少.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

X、Y、Z、W、R、T為前四周期元素且原子序數(shù)依次增大.T原子序數(shù)等于X、Y、R原子序數(shù)之和.Z為地殼中含量最多的元素.X、Z原子核外均有2個未成對電子.Z與R位于同一主族.X、Y、Z、W、R、T中只有兩種金屬元素,且存在下列反應(yīng):2W+XZ2 
 點燃 
.
 
X+2WZ
回答下列問題:
(1)X、Y、Z的第一電離能最大的是
 
(用元素符號表示).
(2)在元素R和元素Z形成的常見化合物中,屬于非極性分子的是
 
(填化學(xué)式),該分子中中心原子以
 
雜化.
(3)由X、T元素組成的單質(zhì)中一定不存在
 
(填序號).
A、離子晶體      B、分子晶體    C、原子晶體    D、金屬晶體
(4)基態(tài)T原子的核外電子排布式為
 

(5)T+能與NH3通過配位鍵結(jié)合為[T(NH3n]+.該離子中T+的4s軌道及4p軌道通過sp雜化接受NH3提供的孤電子對.
①[T(NH3n]+中n=
 

②[T(NH3n]+中T+與n個氮原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)呈
 
型.
(6)化合物WZ和NaCl的晶胞結(jié)構(gòu)形似(氯化鈉晶胞結(jié)構(gòu)如圖).

①在WZ中,陽離子和陰離子的配位數(shù)均為
 

②已知WZ的密度為a g/cm3,則WZ中距離最近的陽離子間的距離為
 
 pm(用含a的算式表示,阿伏伽德羅常數(shù)為NA).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

某學(xué)生為了探究鋅與鹽酸反應(yīng)過程中的速率變化,他在100mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉,用排水集氣法收集反應(yīng)放出的氫氣,實驗記錄如表(累計值):
時間(min) 1 2 3 4 5
氫氣體積(ml) 50 120 232 290 310
(1)哪一時間段(指0~1、1~2、2~3、3~4、4~5min)反應(yīng)速率最大
 
,原因是
 

(2)哪一段時段的反應(yīng)速率最小
 
,原因是
 

(3)求2~3分鐘時間段以鹽酸的濃度變化來表示的該反應(yīng)速率
 

(4)如果反應(yīng)太激烈,為了減緩反應(yīng)速率而又不減少產(chǎn)生氫氣的量,他在鹽酸中分別加入等體積的下列溶液:你認(rèn)為可行的是
 
(填編號).
A.蒸餾水       B.NaCl溶液      C.Na2CO3溶液       D.CuSO4溶液.

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同步練習(xí)冊答案