10.二甲醚(DME)一種清潔的替代燃料,不含硫,不會形成微粒,而且與汽油相比,排放的NO2更少,因此是優(yōu)良的柴油機替代燃料.工業(yè)上利用一步法合成二甲醚的反應(yīng)如下(復合催化劑為CuO/ZnO/Al2O3):
2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7KJ/mol
(1)若反應(yīng)在恒溫、恒壓下進行,以下敘述能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是CDE(填序號)
A.CO和H2的物質(zhì)的量濃度比是1:2
B.CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率的2倍
C.容器中混合氣體的體積保持不變
D.容器中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變
E.容器中混合氣體的密度保持不變
(2)600℃時,一步法合成二甲醚過程如下:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-100.46KJ/mol
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H3=-38.7KJ/mol
則△H2=-3.78kJ/mol
(3)復合催化劑的制備方法之一是Na2CO3共沉淀法:制備1mol/L的硝酸銅,硝酸鋅和硝酸鋁的水溶液.然后向盛有去離子水的燒杯中同時滴加混合硝酸鹽溶液和1mol/L的Na2CO3水溶液,70℃下攪拌混合.沉淀后過濾,洗滌沉淀物,80℃下干燥12小時,然后500℃下焙燒16小時.
請寫出上述過程中硝酸鋁與Na2CO3水溶液反應(yīng)的離子方程式:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑.
(4)以DME為燃料,氧氣為氧化劑,在酸性電解質(zhì)溶液中用惰性電極制成燃料電池,則通入氧氣的電極是電源的正極(填正、負)極,通DME的電極反應(yīng)為CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+

分析 (1)可逆反應(yīng)到達平衡時,同種物質(zhì)的正逆速率相等且保持不變,各組分的濃度、含量保持不變,由此衍生的其它一些量不變,判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進行發(fā)生變化,該物理量由變化到不再變化說明到達平衡;
(2)已知:①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-100.46kJ/mol
②2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律:②-①×2得:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g);
(3)硝酸鋁與Na2CO3水溶液發(fā)生相互促進的水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳氣體;
(4)該燃料電池中,氧氣在正極得電子,負極上二甲醚失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳

解答 解:(1)A.CO和H2的物質(zhì)的量濃度比與反應(yīng)物的初始量及轉(zhuǎn)化率有關(guān),所以不能說明到達平衡狀態(tài),故A錯誤;
B.CO的消耗速率與CH3OCH3的生成速率都屬于正速率,速率之比等于計量數(shù)之比,始終為高比例關(guān)系,不能說明到達平衡狀態(tài),故B錯誤;
C.隨反應(yīng)進行混合氣體總物質(zhì)的量減少,由于壓強不變,則氣體的體積會減小,容器中混合氣體的體積保持不變,說明到達平衡狀態(tài),故C正確;
D.氣體的總質(zhì)量保持不變,氣體總物質(zhì)的量減少,則氣體的平均摩爾質(zhì)量逐漸增大,當容器中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變,說明到達平衡狀態(tài),故D正確;
E.氣體的總質(zhì)量保持不變,氣體的體積減小,則密度增大,當容器中混合氣體的密度保持不變,說明反應(yīng)到達平衡狀態(tài),故E正確;
故答案為:CDE;
(2)已知:①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-100.46kJ/mol
②2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律:②-①×2得:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-204.7kJ/mol-(-100.46kJ/mol)×2=-3.78kJ/mol;
故答案為:-3.78kJ/mol;
(3)硝酸鋁與Na2CO3水溶液發(fā)生相互促進的水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳氣體,其水解的離子方程式為:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑,
故答案為:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑.
(4)該燃料電池中,氧氣在正極得電子,則通入氧氣的電極是電源的正極,負極上二甲醚失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳,則負極反應(yīng)式為:CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+
故答案為:正;CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+

點評 本題考查了化學平衡狀態(tài)的判斷、蓋斯定律的應(yīng)用、水解反應(yīng)、電化學原理等,屬于拼合型題目,側(cè)重于考查學生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

20.下列說法錯誤的是(  )
A.附著在試管內(nèi)壁上的AgCl固體可用氨水溶解而洗去
B.可用氨水鑒別AlCl3、AgNO3和CuSO4三種溶液
C.向氨水中滴加CuSO4溶液至過量,先產(chǎn)生藍色沉淀,然后沉淀溶解并得到深藍色溶液
D.加熱碘單質(zhì),產(chǎn)生紫色蒸氣,這個過程克服了范德華力

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

1.下列有關(guān)電化學知識的說法正確的是( 。
A.電解CuSO4溶液一段時間后,加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復至原狀態(tài)
B.將鋼閘門與直流電源的負極相連,可以防止鋼閘門腐蝕
C.電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液,在陰極上依次析出Cu、Fe、Al
D.鉛蓄電池在充電時,連接電源正極的電極上發(fā)生:PbSO4+2e-═Pb+SO42-

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

18.碳和碳的化合物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一種理想,更是一種值得期待的新的生活方式.
(1)某經(jīng)濟開發(fā)區(qū)將鈦冶煉廠與氯堿廠、甲醇廠組成了一個產(chǎn)業(yè)鏈(如圖1所示),大大地提高了資源利用率,減少了環(huán)境污染.

①由CO和H2合成甲醇的方程式是:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
已知該反應(yīng)在300℃時的化學平衡常數(shù)為0.27,該溫度下將2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容積為2L的密閉容器中,此時反應(yīng)將向逆反應(yīng)方向進行(填“向正反應(yīng)方向進行”、“向逆反應(yīng)方向進行”或“處于平衡狀態(tài)”).
②寫出鈦鐵礦經(jīng)氯化得到四氯化鈦的化學方程式:2FeTiO3+6C+7Cl2$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2FeCl3+2TiCl4+6CO.
③若不考慮生產(chǎn)過程中物質(zhì)的任何損失,該產(chǎn)業(yè)鏈中每合成38.4t甲醇,至少需額外補充H22.0t.
(2)將兩個石墨電極插入H2SO4溶液中,向兩極分別通入C3H8和O2,構(gòu)成丙烷燃料電池.
①負極電極反應(yīng)式是:C3H8-20e-+6H2O=3CO2+20H+;
②某同學利用丙烷燃料電池設(shè)計了一種電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置(如圖2所示),通電后,溶液中產(chǎn)生大量的白色沉淀,且較長時間不變色.下列說法中正確的是ABD(填序號)
A.電源中的a一定為正極,b一定為負極
B.可以用NaCl溶液作為電解液
C.A、B兩端都必須用鐵作電極
D.陰極發(fā)生的反應(yīng)是:2H++2e-═H2
(3)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中,進行反應(yīng):
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):
實驗組溫度/℃起始量/mol平衡量/mol達到平衡所需時間/min
H2OCOCO2
1650241.65
2900120.43
3900120.41
①該反應(yīng)的正反應(yīng)為放(填“吸”或“放”)熱反應(yīng);
②實驗2中,平衡常數(shù)K=$\frac{1}{6}$;
③實驗3跟實驗2相比,改變的條件可能是使用了催化劑或增大了壓強(答一種情況即可).

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5.下列有關(guān)說法正確的是( 。
A.實驗室制氫氣,為了加快反應(yīng)速率,可向稀 H2SO4 中滴加少量 Cu(NO32 溶液
B.N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0,其他條件不變時升高溫度,平衡時氫氣轉(zhuǎn)化率增大
C.吸熱反應(yīng)“TiO2(s)+2Cl2(g)═TiCl4(g)+O2(g)”在一定條件下可自發(fā)進行,則該反應(yīng)的△S<0
D.在稀AgNO3溶液中加入過量 NaCl溶液,產(chǎn)生白色沉淀,再加入少量 Na2S溶液,出現(xiàn)黑色沉淀,則加入Na2S溶液后 c(Ag+) 更小了

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

15.某溶液中含有SO42-、CO32-、NH4+、M,且SO42-、CO32-、NH4+離子的物質(zhì)的量之比為1:2:4,則離子M可能是( 。
A.H+B.K+C.Cl-D.Ba2+

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2.2008年北京奧運會“祥云”奧運火炬所用環(huán)保型燃料丙烷(C3H8),悉尼奧運會所用火炬燃料為65%丁烷(C4H10)和35%丙烷,已知丙烷的燃燒熱為:2221.5kJ•mol-1;正丁烷的燃燒熱為:2878kJ•mol-1;異丁烷的燃燒熱為:2869kJ•mol-1.下列有關(guān)說法正確的是( 。
A.丙烷燃燒的熱化學方程式可表示為:C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g);△H=-2221.5 kJ•mol-1
B.正丁烷燃燒的熱化學方程式可表示為:2C4H10(g)+18O2(g)=8CO2(g)+10H2O(l);△H=-2878 kJ•mol-1
C.正丁烷轉(zhuǎn)化為異丁烷的過程是一個放熱過程
D.正丁烷比異丁烷穩(wěn)定

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

19.意大利科學家使用普通氧分子和帶正電的氧離子作用,制出了新型的氧分子O4,它的結(jié)構(gòu)很復雜,可能具有與S4相似的長方形結(jié)構(gòu),是一種高能量分子.
(1)下列有關(guān)O4的說法正確的是:C、D
A.O4分子內(nèi)存在極性共價鍵
B.合成O4的反應(yīng)可看作核聚變反應(yīng),不屬于化學變化
C.O4與O3、O2都是氧的同素異形體
D.O4將來可用作更強有力的火箭推進的氧化劑
(2)制備含O2-、O22-甚至O2+的化合物都是可能的,通常它們是在氧分子進行下列各種反應(yīng)時生成的:上述變化中,②(填序號)相當于氧分子被氧化;①③(填序號)相當于氧分子被還原.
(3)寫出O22-的電子式:
(4)O2+、O2-中的電子數(shù)分別為:15;17.

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20.配制500mL0.5mol/L Na2CO3溶液
(1)需要Na2CO3固體的質(zhì)量是多少?
(2)需要1mol/L Na2CO3溶液的體積是多少?

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