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二甲醚(CH3OCH3)被称为“21 世纪的清洁燃料”。利用甲醇脱水可制得二甲醚...

二甲醚(CH3OCH3)被称为“21 世纪的清洁燃料”。利用甲醇脱水可制得二甲醚,反应方程式如下: 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)       ΔH1

(1)二甲醚亦可通过合成气反应制得,相关热化学方程式如下:

2H2g)+ COg CH3OHg)              ΔH2

COg)+ H2Og CO2g)+ H2(g)            ΔH3

3H2g)+ 3COg CH3OCH3g)+ CO2 (g)    ΔH4

ΔH1________(用含有ΔH2ΔH3ΔH4的关系式表示)。

(2)经查阅资料,上述反应平衡状态下 Kp 的计算式为:Kp 为以分压表示的平衡常数,T 为热力学温度)。且催化剂吸附 H2O(g)的量会受压强影响,从而进一步影响催化效率。)

①在一定温度范围内,随温度升高,CH3OH(g)脱水转化为二甲醚的倾向_______ (填“增大”、“不变”或“减小”)。

②某温度下(此时 Kp=100),在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的分压如下:

物质

CH3OH

CH3OCH3

H2O

分压/MPa

0.50

0.50

0.50

 

此时正、逆反应速率的大小:v____v逆 (填“>”、 “<”或“=”)。

200℃时,在密闭容器中加入一定量甲醇 CH3OH,反应到达平衡状态时,体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数为 _______(填标号)。

A.< B      C~      D    E.>

300℃时,使 CH3OH(g)以一定流速通过催化剂,V/F (按原料流率的催化剂量)、压强对甲醇转化率影响如图1所示。请解释甲醇转化率随压强(压力)变化的规律和产生这种变化的原因,规律__________________________,原因_______________________

(3)直接二甲醚燃料电池有望大规模商业化应用,工作原理如图2所示。

①该电池的负极反应式为:_______________

②某直接二甲醚燃料电池装置的能量利用率为 50%,现利用该燃料电池电解氯化铜溶液,若消耗 2.3g 二甲醚,得到铜的质量为_______ g

 

ΔH4-2ΔH2- ΔH3 减小 > C 规律:压强增大,甲醇转化率减小 原因:压强增大,催化剂吸附水分子的量增多,催化效率降低 CH3OCH3 -12e-+3H2O=2CO2+12H+ 9.6g 【解析】 (1)结合已知热化学反应方程式,根据盖斯定律解答; (2)①根据温度对2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)反应的平衡移动的影响分析; ②结合反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g),根据表格数据,比较Qp与Kp的大小,确定反应进行方向,进而判断正、逆反应速率的大小; ③200℃时,根据(Kp 为以分压表示的平衡常数,T为热力学温度)计算平衡时Kp,结合反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)判断达平衡状态时体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数; ④300℃时,根据图1中曲线随压强的变化分析变化规律; (3)①该电池为燃料电池,燃料电池中一般燃料做负极,燃料燃烧生成二氧化碳和水,据此书写负极反应式; ②计算2.3g 二甲醚完全燃烧时转移电子的物质的量,再根据电子守恒计算生成铜的质量。 (1)已知:①2H2(g)+ CO(g) CH3OH(g) ΔH2 ②CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g) ΔH3 ③3H2(g)+ 3CO(g) CH3OCH3(g)+ CO2 (g) ΔH4 由盖斯定律可知,③-①×2-②得2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)ΔH1=ΔH4-2ΔH2- ΔH3; (2)①,则Kp=,温度越高,越小,越小,即Kp越小,反应向逆向进行倾向增大,则CH3OH(g)脱水转化为二甲醚的倾向减小; ②结合反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)可知Qp==1<Kp=100,则反应正向进行,则v正 >v逆; ③200℃时,根据:=3.52,则Kp>1。若反应初始投入CH3OH(g)1mol,完全反应全部转化为CH3OCH3(g)和H2O(g),根据反应比例关系,CH3OCH3(g)和H2O(g)各占一半,即CH3OCH3(g)的物质的量分数为,由于反应为可逆反应,不可能完全转化,反应平衡时,CH3OCH3(g)的物质的量分数小于;如果平衡时三种物质的含量相同,即均为1/3,由于反应前后体积不变,则此时Kp=1,因此要使Kp>1,则CH3OCH3(g)的物质的量分数一定大于。答案选C; ④300℃时,根据图1中曲线随压强的变化规律:当压强越大,甲醇转化率减小;根据反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g),反应前后气体体积不变,平衡不随压强的变化发生移动,出现该图曲线变化的原因是:压强增大,催化剂吸附水分子的量增多,催化效率降低; (3)①该电池为燃料电池,燃料电池中一般燃料做负极,负极发生氧化反应,燃料燃烧生成二氧化碳和水,结合装置如图 2,负极反应式:CH3OCH3 -12e-+3H2O=2CO2+12H+; ②负极反应式为CH3OCH3 -12e-+3H2O=2CO2+12H+,2.3g 二甲醚物质的量为=0.05mol,二甲醚燃料电池装置的能量利用率为50%时,转移电子的物质的量=0.05mol×12×50%=0.3mol,根据Cu2++2e-=Cu,则生成铜的物质的量=×0.3mol=0.15mol,质量为0.15mol×64g/mol=9.6g。  
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随着人们对硒的性质深入认识及产品硒的纯度提高,硒的应用范围越来越广。某科学小组以硫铁矿生产硫酸过程中产生的含硒物料(主要含SSeFe2O3CuOZnOSiO2等)提取硒,设计流程如下:

回答下列问题:

(1)“脱硫”时,测得脱硫率随温度的变化如图。随着温度的升高,脱硫率呈上升趋势,其原因是______。最佳温度是________

(2)“氧化酸浸”中,Se转化成H2SeO3,该反应的离子方程式为_____________

(3)采用硫脲[(NH2)2CS]联合亚硫酸钠进行“控电位还原”,将电位高的物质先还原,电位低的物质保留在溶液中,以达到硒与杂质金属的分离。下表是“氧化酸浸”液中主要粒子的电位。

①控制电位在0.7401.511V范围内,在氧化酸浸液中添加硫脲,可选择性还原ClO2。该过程的还原反应(半反应)式为___________

②为使硒和杂质金属分离,用亚硫酸钠还原时的最低电位应控制在_____V

(4)粗硒的精制过程:Na2SO3浸出[Se转化成硒代硫酸钠(Na2SeSO3)]→Na2S净化→H2SO4酸化等步骤。

①净化后的溶液中c(S2-)达到0.026 mol·L1,此时溶液中的c(Cu2+)的最大值为________,精硒中基本不含铜。[Ksp(CuS)=1.3×1036]   

②硒代硫酸钠酸化生成硒的化学方程式为____________

(5)对精硒成分进行荧光分析发现,精硒中铁含量为32 μg·g1,则精硒中铁的质量分数为________ %,与粗硒中铁含量为0.89%相比,铁含量明显降低。

 

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一水硫酸四氨合铜晶体[Cu(NH3)4SO4·H2O]常用作杀虫剂,媒染剂,在碱性镀铜中也常用作电镀液的主要成分,在工业上用途广泛。常温下该物质可溶于水,难溶于乙醇,在空气中不稳定,受热时易发生分解。某化学兴趣小组以Cu粉、3mol·L-1的硫酸、浓氨水、10% NaOH溶液、95%的乙醇溶液、0.500 mol·L-1稀盐酸、0.500 mol·L-1 NaOH溶液来制备一水硫酸四氨合铜晶体并测定其纯度。

ICuSO4溶液的制取

①实验室用铜与浓硫酸制备硫酸铜溶液时,往往会产生有污染的SO2气体,随着硫酸浓度变小,反应会停止,使得硫酸利用率比较低。

②实际生产中往往将铜片在空气中加热,使其氧化生成CuO,再溶解在稀硫酸中即可得到硫酸铜溶液;这一过程缺点是铜片表面加热易被氧化,而包裹在里面的铜得不到氧化。

③所以工业上进行了改进,可以在浸入硫酸中的铜片表面不断通 O2,并加热;也可以在硫酸和铜的混合容器中滴加 H2O2 溶液。

④趁热过滤得蓝色溶液。

(1)某同学在上述实验制备硫酸铜溶液时铜有剩余,该同学将制得的CuSO4溶液倒入另一蒸发皿中加热浓缩至有晶膜出现,冷却析出的晶体中含有白色粉末,试解释其原因________________

(2)若按③进行制备,请写出CuH2O2 作用下和稀硫酸反应的化学方程式_______________

(3)H2O2溶液的浓度对铜片的溶解速率有影响。现通过下图将少量30%的H2O2溶液浓缩至40%,在B处应增加一个设备,该设备的作用是____________馏出物是 ______________________

II.晶体的制备

将上述制备的CuSO4溶液按如图所示进行操作

(1)硫酸铜溶液含有一定的硫酸,呈酸性,加入适量NH3·H2O调节溶液pH,产生浅蓝色沉淀,已知其成分为 Cu2(OH)2SO4,试写出生成此沉淀的离子反应方程式__________

(2)继续滴加 NH3·H2O,会转化生成深蓝色溶液,请写出从深蓝色溶液中析出深蓝色晶体的方法____________。并说明理由____________

Ⅲ.产品纯度的测定

精确称取 mg 晶体,加适量水溶解,注入图示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量 NaOH 溶液, 通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,并用蒸馏水冲洗导管内壁,用 V1mL 0.500mol·L1 的盐酸标准溶液完全吸收。取下接收瓶,用 0.500 mol·L1 NaOH 标准溶液滴定过剩的 HCl(选用 甲基橙作指示剂),到终点时消耗 V2mLNaOH 溶液。

1.水 2.长玻璃管 3.10%NaOH溶液 4.样品液  5.盐酸标准溶液

(1)玻璃管2的作用________________

(2)样品中产品纯度的表达式________________。(不用化简)

(3)下列实验操作可能使氨含量测定结果偏低的原因是_________________

A.滴定时未用 NaOH 标准溶液润洗滴定管

B.滴定过程中选用酚酞作指示剂

C.读数时,滴定前平视,滴定后俯视

D.取下接收瓶前,未用蒸馏水冲洗插入接收瓶中的导管外壁

E.由于操作不规范,滴定前无气泡,滴定后滴定管中产生气泡

 

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电解质的电导率越大,导电能力越强。用0.100mol·L-1KOH溶液分别滴定体积均为20.00mL、浓度均为0.100mol•L-1的盐酸和CH3COOH溶液。利用传感器测得滴定过程中溶液的电导率如图所示。下列说法正确的是(   

A. 曲线②代表滴定CH3COOH溶液的曲线

B. 在相同温度下,P点水电离程度大于M

C. M点溶液中:c(CH3COO-)+c(OH-)-c(H+)=0.1mol·L-1

D. N点溶液中:c(K+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)

 

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工业上电解MnSO4溶液制备MnMnO2,工作原理如图所示,下列说法不正确的是

A.阳极区得到H2SO4

B.阳极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+

C.离子交换膜为阳离子交换膜

D.当电路中有2mole-转移时,生成55gMn

 

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下列有关描述中,合理的是

A.用新制氢氧化铜悬浊液能够区别葡萄糖溶液和乙醛溶液

B.洗涤葡萄糖还原银氨溶液在试管内壁产生的银:先用氨水溶洗、再用水清洗

C.裂化汽油和四氯化碳都难溶于水,都可用于从溴水中萃取溴

D.为将氨基酸混合物分离开,可以通过调节混合溶液pH,从而析出晶体,进行分离。

 

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