2.能源、环境与人类生活密切相关,研究它们的综合利用有重要意义.
Ⅰ.二甲醚可代替汽油作新型清洁燃料.常温常压下,二氧化碳加氢可选择性生产二甲醚(CH
3OCH
3)或一氧化碳.已知二甲醚、氢气的燃烧热分别为-1455kJ/mol,-285.8kJ/mol
(1)写出CO
2加氢转化为CH
3OCH
3(g)和H
2O(l)的热化学方程式2CO
2(g)+6H
2(g)=CH
3OCH
3(g)+3H
2O(l)△H=-259.8kJ•mol
-1,该反应的平衡常数的表达式为)
$\frac{c(C{H}_{3}OC{H}_{3})}{{c}^{2}(C{O}_{2}){c}^{6}({H}_{2})}$..
(2)等物质的量的CO和H
2在一定条件下可合成CH
3OCH
3,同时还产生了一种可参与大气循环的无机化合物,该反应的化学方程式为:3CO+3H
2═CH
3OCH
3+CO
2.
(3)二甲醚燃料电池原理如图1所示
①M区发生的电极反应式为CH
3OCH
3+3H
2O-12e
-=2CO
2+12H
+.
②用上述电池做电源,用图2装置电解饱和氯化钾溶液(电极均为惰性电极),设饱和氯化钾溶液体积为500mL,当溶液的pH值变为13时(在常温下测定),若该燃料电池的能量利用率为80%,则需消耗CH
3OCH
3的质量为0.24g(假设溶液电解前后体积不变,保留2位有效数字).
Ⅱ.硝化法是一种古老的生产硫酸的方法,同时实现了氮氧化物的循环转化,主要反应为:NO
2(g)+SO
2(g)?SO
3(g)+NO(g)△H=-41.8kJ•mol
-1(1)下列说法中可以说明该反应已达到平衡状态的是bd
a.体系内混合气体的密度保持不变 h.v(NO
2)
正=v(SO
3)
逆c.容器内气体的总压强保持不变 d.NO体积分数不再改变
(2)某温度下,NO
2(g)+SO
2(g)?SO
3(g)+NO(g)的平衡常数K=$\frac{9}{4}$,该温度下在甲、乙、丙三个体积为2L的恒容密闭容器中,投入NO
2(g)和SO
2(g),其起始浓度如表所示,
起始浓度 | 甲 | 乙 | 丙 |
c(NO2)/mol•L-1 | 0.10 | 0.20 | 0.20 |
c(SO2)/mol•L-1 | 0.10 | 0.10 | 0.20 |
①10min后,甲中达到平衡,则甲中反应的平均速率v(NO
2)=0.006mol/(L•min).
②丙达到平衡所用的时间<10min(填“<”“>”“=”),达到平衡后,设甲、乙、丙中SO
2(g)的转化率分别为a、b、c,则三者的大小关系为a=c<b.