二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體,可作為一種新型能源,由合成氣(組成為H2、CO、和少量CO2)直接制備二甲醚,其中主要過程包括以下四個反應(均為可逆反應):
①CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(g) △H1=—90.1 kJ·mol-1
②CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g) △H2=—49.0 kJ·mol-1
水煤氣變換反應 ③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g) △H3=—41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反應 ④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4=—24.5 kJ·mol-1
(1)由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學方程式為 。
(2)一定溫度下,在恒容密閉容器中進行反應①,下列描述能說明反應到達平衡狀態(tài)的是 。
a.容器中氣體平均相對分子質量保持不變
b.容器中氣體密度保持不變
c.CH3OH(g)濃度保持不變
d.CH3OH(g)的消耗速率等于H2 (g)的消耗速率
(3)一定溫度下,將8mol CH3OH(g)充入5L密閉容器中進行反應④,一段時間后到達平衡狀態(tài),反應過程中共放出49kJ熱量,則CH3OH(g)的平衡轉化率為 ,該溫度下,平衡常數(shù)K= ;該溫度下,向容器中再充入2mol CH3OH(g),對再次達到的平衡狀態(tài)的判斷正確的是 。
a.CH3OH(g)的平衡轉化率減小
b.CH3OCH3 (g)的體積分數(shù)增大
c.H2O(g)濃度為0.5mol·L-1
d.容器中的壓強變?yōu)樵瓉淼?.25倍
(4)二甲醚—氧氣燃料電池具有啟動快,效率高等優(yōu)點,其能量密度高于甲醇燃料電池,若電解質為酸性,二甲醚—氧氣燃料電池的負極反應為 ;消耗2.8L(標準狀況)氧氣時,理論上流經(jīng)外電路的電子 mol
(1) 2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△=-204.7 kJ/mol,
(2) ac (3) 50% 0.25 cd (4) CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+, 0.5
【解析】
試題分析:由已知的方程式①×2+④得2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△=-204.7 kJ/mol,
(2)由反應①可知ac說明反應達平衡狀態(tài)。
(3)根據(jù)反應2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4=—24.5 kJ·mol-1 當放熱為49k J時消耗甲醇
4mol 4mol 2mol 2mol
結合平衡常數(shù)k=c(CH3OCH3)c(H2O)/
C2(CH3OH)得0.25,當再沖入2mol甲醇時化學平衡不會移動且平衡常數(shù)不變,確定C對,壓強為原來的1.25倍。
(4)電解質為酸性電池的負極反應式為CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+,正極反應式為
4H++O2+4e-=4H2O,消耗2.8L氧氣時轉移電子為0.5mol。
考點:蓋斯定律、化學平衡狀態(tài)的標志、化學平衡常數(shù)、原電池原理、電子反應式的書寫。
科目:高中化學 來源: 題型:
物質 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
濃度/(mol?L-1) | 0.28 | 0.86 | 0.86 |
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科目:高中化學 來源:2011-2012學年江蘇省無錫市高三上學期期末考試化學試卷 題型:填空題
(14分)二甲醚(CH3OCH。)和甲醇(CH3OH)被稱為21世紀的新型燃料,具有清潔、高效等優(yōu)良的性能。以CH4和H2O為原料制備二甲醚和甲醇的工業(yè)流程如下:
(1)催化反應室B中CO與H2合成二甲醚的化學方程式為 .
(2)催化反應室A中發(fā)生的反應為:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……(I)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)……(Ⅱ)催化反應室C中發(fā)生的反應為:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)……(Ⅲ)、CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)……(Ⅳ)
①已知:原子利用率=×100%,試求反應(Ⅳ)的原子利用率為 。
②反應(Ⅳ)的△S 0(填“>”、“=”或“<”)。
③在壓強為5MPa,體積為VL的反應室c中,amol CO與20mol H2在催化劑作用下發(fā)生反應(Ⅲ)生成甲醇,CO的轉化率與溫度的關系如右圖。則該反應的△H 0(填“>”、“=”或“<”)。300℃時該反應的平衡常數(shù)K= (用含字母的代數(shù)式表示)。
(3)我國某科研所提供一種堿性“直接二甲醚燃料電池”。
該燃料電池負極的電極反應式為:
CH3OCH3一12e一+16OH一=2CO2-3+11H2O。有人提出了一種利用氯堿工業(yè)產(chǎn)品治理含二氧化硫(體積分數(shù)為x)廢氣的方法如下:
①將含SO2的廢氣通人電解飽和食鹽水所得溶液中,得NaHSO3溶液;
②將電解飽和食鹽水所得氣體反應后制得鹽酸;
③將鹽酸加入NaHSO3溶液中得SO2氣體回收。
用上述堿性“直接二甲醚燃料電池”電解食鹽水來處理標準狀況下VL的廢氣,計算消耗二甲醚的質量。
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科目:高中化學 來源: 題型:
(14分)二甲醚(CH3OCH。)和甲醇(CH3OH)被稱為21世紀的新型燃料,具有清潔、高效等優(yōu)良的性能。以CH4和H2O為原料制備二甲醚和甲醇的工業(yè)流程如下:
(1)催化反應室B中CO與H2合成二甲醚的化學方程式為 .
(2)催化反應室A中發(fā)生的反應為:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……(I)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)……(Ⅱ)催化反應室C中發(fā)生的反應為:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)……(Ⅲ)、CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)……(Ⅳ)
①已知:原子利用率=×100%,試求反應(Ⅳ)的原子利用率為 。
②反應(Ⅳ)的△S 0(填“>”、“=”或“<”)。
③在壓強為5MPa,體積為VL的反應室c中,amol CO與20mol H2在催化劑作用下發(fā)生反應(Ⅲ)生成甲醇,CO的轉化率與溫度的關系如右圖。則該反應的△H 0(填“>”、“=”或“<”)。300℃時該反應的平衡常數(shù)K= (用含字母的代數(shù)式表示)。
(3)我國某科研所提供一種堿性“直接二甲醚燃料電池”。
該燃料電池負極的電極反應式為:
CH3OCH3一12e一+16OH一=2CO2-3+11H2O。有人提出了一種利用氯堿工業(yè)產(chǎn)品治理含二氧化硫(體積分數(shù)為x)廢氣的方法如下:
①將含SO2的廢氣通人電解飽和食鹽水所得溶液中,得NaHSO3溶液;
②將電解飽和食鹽水所得氣體反應后制得鹽酸;
③將鹽酸加入NaHSO3溶液中得SO2氣體回收。
用上述堿性“直接二甲醚燃料電池”電解食鹽水來處理標準狀況下VL的廢氣,計算消耗二甲醚的質量。
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科目:高中化學 來源:2012屆江蘇省無錫市高三上學期期末考試化學試卷 題型:填空題
(14分)二甲醚(CH3OCH。)和甲醇(CH3OH)被稱為21世紀的新型燃料,具有清潔、高效等優(yōu)良的性能。以CH4和H2O為原料制備二甲醚和甲醇的工業(yè)流程如下:
(1)催化反應室B中CO與H2合成二甲醚的化學方程式為 .
(2)催化反應室A中發(fā)生的反應為:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……(I)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)……(Ⅱ)催化反應室C中發(fā)生的反應為:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)……(Ⅲ)、CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)……(Ⅳ)
①已知:原子利用率=×100%,試求反應(Ⅳ)的原子利用率為 。
②反應(Ⅳ)的△S 0(填“>”、“=”或“<”)。
③在壓強為5MPa,體積為VL的反應室c中,amol CO與20mol H2在催化劑作用下發(fā)生反應(Ⅲ)生成甲醇,CO的轉化率與溫度的關系如右圖。則該反應的△H 0(填“>”、“=”或“<”)。300℃時該反應的平衡常數(shù)K= (用含字母的代數(shù)式表示)。
(3)我國某科研所提供一種堿性“直接二甲醚燃料電池”。
該燃料電池負極的電極反應式為:
CH3OCH3一12e一+16OH一=2CO2-3+11H2O。有人提出了一種利用氯堿工業(yè)產(chǎn)品治理含二氧化硫(體積分數(shù)為x)廢氣的方法如下:
①將含SO2的廢氣通人電解飽和食鹽水所得溶液中,得NaHSO3溶液;
②將電解飽和食鹽水所得氣體反應后制得鹽酸;
③將鹽酸加入NaHSO3溶液中得SO2氣體回收。
用上述堿性“直接二甲醚燃料電池”電解食鹽水來處理標準狀況下VL的廢氣,計算消耗二甲醚的質量。
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