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二甲醚(CH3OCH3,沸点为-24.9℃)被称为21世纪的新型能源。科学家利用太阳能分解水生成的氢气与从烟道气中分离出的CO2在催化剂作用下合成二甲醚,并开发出直接以二甲醚为燃料的燃料电池。其合成流程如下:

(1)已知:CH3OCH3(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为:△H= -1455.0kJ·mol-1、△H=" -285.8" kJ·mol-1。写出以CO2、H2合成CH3OCH3的热化学方程式:                  
(2)15~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作CO2吸收剂。写出吸收CO2反应的化学方程式                          
(3)一定条件下用CO2和H2合成二甲醚,反应物气流量对CO2的转化率、二甲醚的选择性(是指转化生成二甲醚的碳占已转化碳的比例)影响结果如图1所示,当控制气流量为28mL· min-1时,则生成0.3mol二甲醚需要通入CO2的物质的量为            

图1                                      图2
(4)图2为二甲醚燃料电池示意图。
①a电极的电极反应式为                           
②若以1.12 L·min-l(标准状况)的速率向该电池中通入二甲醚,用该电池电解50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液,通电0.50 min后,计算理论上可析出金属铜的质量为        

(1)
(2)
(3)20mol    
(4)① CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+ 
② 6.4g (每空2分)

解析试题分析:(1)已知:CH30CH3(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为:△H=-1455.OkJ?mol-1、△H=-285.8kJ?mol-1,①CH30CH3(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1455.0kJ?mol-1
②H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)△H=-285.8kJ?mol-1,依据盖斯定律②×6-①得到:
2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(l)△H=-259.8kJ?mol?1,写出以CO2、H2合成CH3OCH3的热化学方程式为:2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(l)△H=-259.8kJ?mol?1
(2)15~20%的乙醇胺.(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作C02吸收剂,乙醇胺水溶液呈弱碱性是取代基氨基结合氢离子,使溶液中的氢氧根离子浓度增大,结合二氧化碳生成碳酸盐,反应的化学方程式为:2HOCH2CH2NH2+H2O+CO2?(HOCH2CH2NH32CO3
(3)生产0.3mol二甲醚,理论上应生成二甲醚物质的量0.3mol÷5%=6mol,反应的反应的CO2的物质的量为12mol,实际通入的CO2的物质的量为12mol÷60%=20mol。
(4)①反应本质是二甲醚的燃烧,原电池负极发生氧化反应,二甲醚在负极放电,正极反应还原反应,氧气在正极放电.由图可知,a极为负极,b为正极,二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子,a电极的电极反应式为 CH3OCH3-12e-+3H2O═2CO2+12H+
②若以1.12L?min-1(标准状况)的速率向该电池中通入二甲醚,用该电池电解500mL 2mol?L-1 CuS04溶液,通电0.50min后,通入二甲醚物质的量=1.12L/min×0.50min÷22.4L/mol
=0.025mol;依据电极反应电子守恒,CH3OCH3~12e-,n(e?)=0.025mol×12=0.3mol, 50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液,Cu2+共0.05mol×2mol?L?1=0.1mol,Cu2+完全反应,所以m(Cu)=0.1mol×64g/mol=6.4g
考点:本题考查热化学方程式的书写、电极方程式的书写及相关计算。

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

我国工业上主要采用以下四种方法降低尾气中的含硫量:

方法1
燃煤中加入石灰石,将SO2转化为CaSO3,再氧化为CaSO4
方法2
用氨水将SO2转化为NH4HSO3,再氧化为(NH4)2SO4
方法3
高温下用水煤气将SO2还原为S
方法4
用Na2SO3溶液吸收SO2,再电解转化为H2SO4
 
(1)方法1中已知:① CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)  ΔH=-178.3 kJ/mol
②CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s) ΔH=-402.0 kJ/mol 
③2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) ΔH=-2314.8 kJ/mol
写出CaCO3与SO2反应生成CaSO4的热化学方程式:____;此反应的平衡常数表达式为:_____。

(2)方法2中最后产品中含有少量(NH4)2SO3,为测定(NH4)2SO4的含量,分析员设计以下步骤:
①准确称取13.9 g 样品,溶解;
②向溶液中加入植物油形成油膜,用滴管插入液面下加入过量盐酸,充分反应,再加热煮沸;
③加入足量的氯化钡溶液,过滤;
④进行两步实验操作;
⑤称量,得到固体23.3 g,计算。
步骤②的目的是:_____。步骤④两步实验操作的名称分别为:  _____、_____。样品中(NH4)2SO4的质量分数:____(保留两位有效数字)。
(3)据研究表明方法3的气配比最适宜为0.75[即煤气(CO、H2的体积分数之和为90%)∶SO2烟气(SO2体积分数不超过15%)流量=30∶40]。用平衡原理解释保持气配比为0.75的目的是:_____。
(4)方法4中用惰性电极电解溶液的装置如图所示。阳极电极反应方程式为_____。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。工业上依此用CO生产燃料甲醇。
  
(1)甲图是反应时CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(CO)=__________________。
(2)乙图表示该反应进行过程中能量的变化。曲线b下的反应条件为                   。该反应的焓变是________(填“ΔH<0”或“ΔH>0”),写出反应的热化学方程式:____________________________________;选择适宜的催化剂__________(填“能”或“不能”)改变该反应的反应热。
(3)该反应平衡常数K的表达式为_____________________________________________,
温度升高,平衡常数K________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(4)恒容条件下,下列措施中能使增大的有____________。
a.降低温度
b.充入He气
c.再充入1 mol CO和2 mol H2
d.使用催化剂

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

某实验小组用0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液进行中和热的测定。
Ⅰ.配制0.50 mol·L-1 NaOH溶液
(1)若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体      g。 
(2)从下图中选择称量NaOH固体所需要的仪器是(填字母):             。 

名称
托盘天平
(带砝码)
小烧杯
坩埚钳
玻璃棒
药匙
量筒
仪器






序号
a
b
c
d
e
f
Ⅱ.测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。

(1)写出该反应中和热的热化学方程式:(中和热为57.3 kJ·mol-1                                                             
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数据如下表。
温度
实验次数 
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差
平均值
(t2-t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
29.6
 
2
27.0
27.4
27.2
31.2
 
3
25.9
25.9
25.9
29.8
 
4
26.4
26.2
26.3
30.4
 
 
①上表中的温度差平均值为           
②近似认为0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c="4.18" J·(g·℃)-1。则中和热ΔH=            (取小数点后一位)。 
③上述实验数值结果与57.3 kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是(填字母)    。 
a.实验装置保温、隔热效果差
b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

化学反应原理在工业生产中具有十分重要的意义。
(1)工业生产可以用NH3(g)与CO2(g)经过两步反应生成尿素,两步反应的能量变化示意图如下:

则NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的热化学方程式为                  
(2)已知反应Fe(s) +CO2(g) FeO(s) +CO(g) ΔH ="a" kJ/mol
测得在不同温度下,该反应的平衡常数K随温度的变化如下:

①该反应的化学平衡常数表达式K=            ,a           0(填“>”、“<”或“=”)。在500℃ 2L密闭容器中进行反应,Fe和CO2的起始量均为4 mol,则5 min后达到平衡时CO2的转化率为              ,生成CO的平均速率v(CO)为             
②700℃反应达到平衡后,要使该平衡向右移动,其他条件不变时,可以采取的措施有    
(填字母)。

A.缩小反应器容积 B.增加Fe的物质的量
C.升高温度到900℃ D.使用合适的催化剂

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。
(1)处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol­—1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol—1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程为                                  
(2)降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化 转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H<0。        
若在一定温度下,将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中,反应过程中各物质的浓度变化如图所示,该反应的化学平衡常数为K=           

若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡将      移动(填“向左”、 “向右”或“不”)。
20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如上图所示的变化,则改变的条件可能是             (填序号)。
①加入催化剂  ②降低温度  ③缩小容器体积  ④增加CO2的量
(3)肼(N2H4)用亚硝酸(HNO2)氧化可生成氮的另一种氢化物,该氢化物的相对分子质量为43.0,其中氮原子的质量分数为0.977。写出肼与亚硝酸反应的化学方程式                                        

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生,并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离,能得到非金属粉末和金属粉末。
(1)下列处理印刷电路板非金属粉末的方法中,不符合环境保护理念的是          (填字母)。

A.热裂解形成燃油 B.露天焚烧 C.作为有机复合建筑材料的原料 D.直接填埋
(2)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知:
Cu(s)+2H(aq)=Cu2(aq)+H2(g) △H=64.39kJ·mol-1
2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) △H=-196.46kJ·mol-1
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.84kJ·mol-1 
在 H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2和H2O的热化学方程式为                         
(3)控制其他条件相同,印刷电路板的金属粉末用10℅H2O2和3.0mol·L-1H2SO4的混合溶液处理,测得不同温度下铜的平均溶解速率(见下表)。
温度(℃)
20
30
40
50
60
70
80
铜平均溶解速率(×10-3
mol·L-1·min-1
7.34
8.01
9.25
7.98
7.24
6.73
5.76
 
当温度高于40℃时,铜的平均溶解速率随着反应温度升高而下降,其主要原因是                 
(4)在提纯后的CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液,加热,生成CuCl沉淀。制备CuCl的离子方程式是                                             
(5) 已知相同条件下:
4Ca5(PO4)3F(s)+3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g) ;△H1
2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)=P4(g)+6CaO(s)+10CO(g);△H2
SiO2(s)+CaO(s)=CaSiO3(s) ;△H3
4Ca5(PO4)3F(s)+21SiO2(s)+30C(s)=3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g) ;H
用△H1、△H2和△H3表示H,H=          
(6)已知1 g FeS2(s)完全燃烧生成放出7.1 kJ热量,FeS2燃烧反应的热化学方程式为                

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH=-99 kJ/mol。

请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示__________、__________,E的大小对该反应的反应热有无影响?____________。该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点升高还是降低?___________。
(2)图中ΔH=__________kJ/mol;
(3)如果反应速率v(SO2)为0.05 mol/(L·min),则v(O2)=____mol/(L·min)
(4)已知单质硫的燃烧热为296 kJ/mol,计算由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH=_ 

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

为了减少CO对大气的污染,某研究性学习小组拟研究CO和H2O反应转化为绿色能源H2。已知:
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)   △H=-566kJ·moL-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   △H=-483.6KJ·moL-1
H2O (g)=H2O(l)         △H=-44.0KJ·moL-1
(1)氢气的标准燃烧热△H=           kJ·moL-1
(2)写出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的热化学方程式                 
(3)往 1L体积不变的容器中加入1.00mol CO和1.00mol H2O(g),在t℃时反应并达到平衡,若该反应的化学平衡常数K=1,则t℃时CO的转化率为       ;反应达到平衡后,升高温度,此时平衡常数将      (填“变大”、“不变”或“变小”),平衡将向        (填“正”或“逆”)方向移动。
(4)在CO和H2O反应转化为绿色能源H2中,为了提高CO的转化率,可采取的措施是        

A.增大的CO浓度B.增大的H2O(g)浓度C.使用催化剂D.降低温度

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