【题目】合成气(主要成分为CO、CO2和H2)是重要的化工原料,可利用合成气在催化剂存在下直接制备二甲醚(CH3OCH3)。
己知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ·mol-1
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1 kJ·mol-1
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-24.5 kJ·mol-1
(1)工业上用CO2和H2在一定条件下反应直接制备二甲醚,主反应为:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)
①要使该反应速率和产率都增大,应该采取的措施是__________;若想减少副反应,大幅度提高二甲醚在产物中所占比率的关键因素是__________。
②一定条件下.上述主反应达到平衡状态后,若改变反应的某一个条件,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是__________(填标号)。
a.逆反应速率先增大后减小 b.H2的转化率增大
c.反应物的体积百分含量减小 d.容器中的变小
③在某压强下,制备二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时CO2的转化率如图(a)所示。T1温度下,将6molCO2和12molH2充入10L的密闭容器中, 5 min后反应达到平衡状态,则05 min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=__________;KA、 KB、 KC三者之间的大小关系为___________。
(2)在适当条件下由CO和H2直接制备二甲醚,另一产物为水蒸气。
①该反应的热化学方程式是_______________________________。
②CO的转化率、二甲醚的产率与反应温度的关系如图(b)所示,请解释290℃后升高温度,CH3OCH3产率逐渐走低的原因可能是________________________________。
【答案】适当增大压强 选择合适的催化剂 b 0.036 mol·L-1·min-1 KA=KC>KB 2CO(g)+4H2(g)==CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7 kJ·mol-1 生成二甲醚的反应是放热反应,温度升高,平衡逆移,产率降低
【解析】
(1)①要使该反应速率和产率都增大,即平衡向正反应方向进行,据此分析;
②a.逆反应速率先增大后减小,可能是增大生成物浓度,平衡逆向移动;
b.H2的转化率增大,平衡一定正向移动;
c.反应物的体积百分含量减小,可能是增大生成物浓度,平衡逆向移动;
d.容器中的变小,可能是减小二氧化碳物质的量,平衡逆向移动;
③T1温度下,将6molCO2和12molH2充入10L的密闭容器中,由图象可知,5min后反应达到平衡状态时二氧化碳转化率为60%,则生成CH3OCH3的物质的量为6mol× 60%×1/2= 1.8mol,平衡常数仅与温度有关,温度不变,平衡常数不变。
(2)①. ① CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1 kJ·mol-1
③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-24.5 kJ·mol-1
①×2-②×2+③得2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7 kJ·mol-1,据此分析;
②.CO的转化均为放热反应,温度较低时转化率较高,但CO转化为中间产物较多,转化为目标产物较少。
(1)①要使该反应速率和产率都增大,即平衡向正反应方向进行,故应该采取的措施是加压,向气体体积减小的方向移动,即向正反应方向进行;减少副反应,大幅度提高二甲醚在产物中所占比率的关键因素是催化剂, 故答案为:适当增大压强;选择合适的催化剂。
②a.逆反应速率先增大后减小,可能是增大生成物浓度,平衡逆向移动,故a错误;
b.H2的转化率增大,平衡一定正向移动, 故b正确;
c.反应物的体积百分含量减小,可能是增大生成物浓度,平衡逆向移动,故c错误;
d.容器中的变小,可能是减小二氧化碳物质的量,平衡逆向移动,故d错误;
故选b。
③T1温度下,将6molCO2和12molH2充入10L的密闭容器中,由图象可知,5min后反应达到平衡状态时二氧化碳转化率为60%,则生成CH3OCH3的物质的量为6mol× 60%×1/2= 1.8mol,所以平均反应速率v(CH3OCH3)= 0.036 mol·L-1·min-1 ,平衡常数仅与温度有关,温度不变,平衡常数不变,所以KA=KC,在相同投料比时,T1温度下二氧化碳转化率大,所以T1温度下正向进行程度比T2温度大,则KA=KC>KB,故答案为:0.036 mol·L-1·min-1 ;KA=KC>KB。
(2)①. ① CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1 kJ·mol-1
③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-24.5 kJ·mol-1
①×2-②×2+③得2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7 kJ·mol-1
故答案为:2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7 kJ·mol-1
②原因可能是CO的转化均为放热反应,温度较低时转化率较高,但CO转化为中间产物较多,转化为目标产物较少。
故答案为: 生成二甲醚的反应是放热反应,温度升高,平衡逆移,产率降低。
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【题目】用1000g溶剂中所含溶质的物质的量来表示的溶液浓度叫质量物质的量浓度,其单位是mol/kg。5mol/kg的硫酸的密度是1.29g/cm3,则其物质的量浓度是( )
A. 3.56mol/LB. 4.33mol/LC. 5.00mol/LD. 5.23mol/L
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【题目】我国自主研制的C919大型客机的机身大量采用第三代铝锂合金减重并提高刚度。某铝锂合金成分(质量百分比)如下(Bal指剩余的百分含量):
成分 | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Ti | Li | Al |
含量 | 0.08 | 0.1 | 2.9~3.5 | 0.5 | 0.25~0.8 | 0.25 | 0.1 | 0.8~1.1 | Bal |
为了使合金具有高耐腐性能,通常先用酸腐蚀除去铝锂合金表面的氧化层,再进行氧化处理,并进行适当封闭,以提高合金表面耐腐蚀性能。仔细阅读上述信息,回答下列问题:
(1)铝锂合金可用于制造飞机,铝锂合金材料的主要特点是______________________________。
(2)铝元素原子核外有_____种不同运动状态的电子,最外层电子排布式为___________。
(3)碱腐蚀工艺采用40~60g/L的NaOH溶液,在40~55℃下处理0.5~2min时间。写出碱腐蚀主要反应的化学方程式_____________________________(写一个即可)。
(4) 镁与铝也是构成轻合金的两种常见金属,请从原子结构角度分析比较它们金属性的强弱_____________
(5) 向镁铝合金滴入盐酸至恰好全部溶解,再逐渐滴入氢氧化钠溶液至过量,在滴氢氧化钠过程中观察到的现象有:______________________________________;写出其现象中的一个离子方程式_________________。
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【题目】一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A. 电子流向是从吸附层M通过导线到吸附层N
B. Na+从左边穿过离子交换膜向右边移动
C. 离子交换膜可用质子交换膜
D. 负极的电极反应是:H2-2e-+2OH-=2H2O
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【题目】浓度均为0.10mol/L、体积均为V0的MOH和ROH溶液,分别加水稀释至体积V,pH随的变化如图所示,下列叙述错误的是( )
A. MOH的碱性强于ROH的碱性
B. ROH的电离程度:b点大于a点
C. 若两溶液无限稀释,则它们的c(OH-)相等
D. 当=2时,若两溶液同时升高温度,则增大
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【题目】一定条件下,对于可逆反应X(g) + 3Y(g) 2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.08 mol/L,则下列判断不正确的是( )
A. c1:c2 = 1:3 B. 平衡时,Y和Z的生成速率之比为3:2
C. X、Y的转化率相等 D. c3的取值范围为0 mol/L < c3 < 0.14 mol/L
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【题目】在一定温度下,将气体0.22 mol X和气体0.16 mol Y充入5 L恒容密闭容器中,发生反应2X(g) + Y(g) 2Z(g) △H<0,一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如下表:
t/min | 2 | 4 | 7 | 9 |
n(Y)/mol | 0.12 | 0.11 | 0.10 | 0.10 |
下列说法正确的是( )
A. 该温度下此反应的平衡常数K = 72.0 L/mol
B. 反应前2 min的平均速率υ(Z) = 4.0×10-3 mol/(L·min)
C. 其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前υ(逆) > υ(正)
D. 其他条件不变,再充入0.1 mo1 X,新平衡时X的转化率将增大
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【题目】下列生产或实验事实引出的相应结论不正确的是( )
选项 | 事实 | 结论 |
A | 工业制硫酸中,在矿石处理阶段,将矿石粉碎再煅烧 | 增大反应物的接触面积,加快化学反应速率 |
B | A、B两支试管中分别加入等体积5%的H2O2,在B试管中加入MnO2,B试管中产生气泡快 | 当其他条件不变时,催化剂可以改变化学反应速率 |
C | 其他条件相同,Na2S2O3溶液和H2SO4溶液反应,升高溶液的温度,析出硫沉淀所需时间变短 | 当其他条件不变时,升高反应温度,化学反应速率加快 |
D | 一定条件下:H2(g)+I2(g) 2HI(g)达到反应平衡,缩小体积颜色加深 | c(I2)增大,I2物质的量增多 |
A. A B. B C. C D. D
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【题目】下列实验过程可以达到实验目的的是
编号 | 实验目的 | 实验过程 |
A | 配制0.100mol·L-1氨水 | 用量筒量取10.0mL5.00mol·L-1氨水于烧杯中,加入少量蒸馏水稀释,转移至500 mL容量瓶中定容 |
B | 探究SO2的还原性 | 向盛有2mLH2S溶液的试管中缓慢通入SO2,观察是否有沉淀生成 |
C | 制取并纯化溴苯 | 向FeBr3固体中慢慢加入Br2的苯溶液,充分反应后经水洗、Na2SO3溶液洗、水洗、分液、干燥,然后蒸馏 |
D | 比较两种黑色固体FeS和CuS的溶度积 | 向物质的量浓度相同的FeCl2和CuCl2的混合溶液中不断加入Na2S溶液,观察沉淀颜色 |
A. A B. B C. C D. D
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