17.二甲醚(CH3OCH4)是一种重要的清洁燃料.工业上利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下: ①2H2CH3OH(g)△H=-90.8kJ·mol-1 ②2CH3OH(g)CH3OCH(g)+H2O(g) △H=-23.5kJ·mol-1 ③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.3kJ·mol-1 请回答下列问题: (1)利用水煤气合成二甲醚的热化学反应方程式为 , (2)以二甲醚为燃料.硫酸为电解质溶液可制成二甲醚燃料电池.该电池负极的电极反应为 , (3)已知某二甲醚燃料电池的总反应为 CH3OCH3(g)+3O2(g)+4OH-(ag)=2CO2-3(aq)+5H2O(l)△H=-akJ·mol-1 该电池工作一段时间后.生成1mol液态水时释放bkJ电能.则电池的能量转化率为 , (4)用上述燃料电池电解NaHSO3溶液的装置如右图所示. ①阴极的电极反应为 , ②阳极区放出气体的成分为 . 选考题(请考生在第18.19.20三题中任选一题做答.如果多做.则按所做的第一题计分.做答时用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑). 第18.19.20三题的第I题为选择题.在给出的四个选项中.至少有两项是符合题目要求的.请将符合题目要求的选项标号填在答题卡相应位置,第II题为非选择题.请在答题卡相应位置做答并写明小题号. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(共10分)二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用焦炭与水蒸气在高温下的反应产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题:

(1)、制水煤气的主要化学反应方程式为:                   

(2)、煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为:                          

(3)、利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:

  ① 2H2(g)CO(g)CH3OH(g)90.8 kJ

  ② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)23.5 kJ

  ③ CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)41.3 kJ

  总反应:3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)Q,其中Q     kJ;

  一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是

     (填字母代号)。

       a.低温高压                b.加入催化剂            c.减少CO2的浓度     d.增加CO的浓度

(4)、已知某温度下反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)在一密闭容器中进行到10min时恰好达平衡,测得各组分的浓度如下:

物质

CH3OH

CH3OCH3

H2O

浓度/(mol·L)

0.44

0.6

0.6

  比较此时正、逆反应速率数值(单位相同)的大小:(甲醇)    (水)(填“>”、“<”或“=”)。

  反应开始时(CH3OH)      

  该时间内的平均反应速率(CH3OH)     

  该温度下反应的平衡常数值为     。(精确到0.01)

 

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二甲醚(CH3OCH3)是一种高效、清洁,具有优良环保性能的新型燃料.工业上制备二甲醚时在催化反应室中(压强2.0~10.0MPa,温度230~280℃)进行的反应为:
①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-90.7kJ?mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ?mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJ?mol-1
(1)催化反应室中总反应3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=
-246.1KJ/mol
-246.1KJ/mol

(2)在温度和容积不变的条件下发生反应①,能说明该反应达到化学平衡状态的依据是
ab
ab
(多选扣分).
a.容器中压强保持不变;b.混合气体中c(CO)不变;c.v(CO)=v(H2);d.c(CH3OH)=c(CO)
(3)在2L的容器中加入amolCH3OH(g)发生反应②,达到平衡后若再加入amolCH3OH(g)重新达到平衡时,CH3OH的转化率
不变
不变
(填“增大”、“减小”或“不变”).
(4)850℃时在一体积为10L的容器中通入一定量的CO和H2O(g)发生反应③,CO和H2O(g)浓度变化如图所示.
①0~4min的平均反应速率υ(CO)=
0.03mol/L?min
0.03mol/L?min

②若温度不变,向该容器中加入4molCO、2molH2O、3molCO2(g)和3molH2(g),起始时D
V(填“<”、“>”或“=”),请结合必要的计算说明理由
Qc=
0.3,mol/L×0,3mol/L
0.4mol/L×0.2mol/L
=
9
8
,K=
0.12mol/L×0.12mol/L
0.08mol/L×0.18mol/L
=1,因为Qc>K,平衡左移,V<V
Qc=
0.3,mol/L×0,3mol/L
0.4mol/L×0.2mol/L
=
9
8
,K=
0.12mol/L×0.12mol/L
0.08mol/L×0.18mol/L
=1,因为Qc>K,平衡左移,V<V

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二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型能源,是一种高效、清洁能源.
Ⅰ.工业制备二甲醚的生产流程如下:
催化反应室中(压力2.0~10.0Mpa,温度230~280℃)发生如下反应:
①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.7kJ/mol
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol
(1)二甲醚也可以通过天然气和CO2合成制得,该反应的化学方程式为
3CH4+CO2→2CH3OCH3
3CH4+CO2→2CH3OCH3

(2)催化反应室中总反应3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=
-246.1kJ/mol
-246.1kJ/mol
,830℃时反应③的K=1.0,则在催化反应室中反应③的K
1.0(填“>”、“<”或“=”).
(3)在温度相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒压,发生反应②,测得反应达到平衡时的有关数据如下.
容器
反应物投入量 1mol CH3OCH3、1mol H2O 2mol CH3OH 1mol CH3OH
CH3OH的浓度(mol/L) c1 c2 c3
反应的能量变化 吸收a kJ 放出b kJ 放出c kJ
平衡时体积(L) V1 V2 V3
反应物转化率 α 1 α 2 α 3
下列说法正确的是
A、B、C
A、B、C
.(填字母序号)
A.a+2c=23.5        B.α12=1        C.V1>V3       D.c1=2c3
(4)上述生产流程中,可以循环使用的物质有
甲醇和水、CO和H2
甲醇和水、CO和H2

Ⅱ.用二甲醚-空气碱性(KOH)燃料电池作电源电解精炼粗铜(如图),在接通电路一段时间纯Cu质量增加3.2g.

(5)请写出燃料电池中的负极反应式:
CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O
CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O

(6)燃料电池正极消耗标准状况下空气的体积是
2.8L
2.8L
(空气中O2体积分数以20%计算).

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(14分)2014年10月初,雾霾天气多次肆虐河北、天津、北京等地区。其中,燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。

(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g)+ N2(g)。△H<0

①该反应的平衡常数表达式                                                            

②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是                                    (填代号)。

(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

已知:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H=-867 kJ/mol

2NO2(g)N2O4(g)   △H=-56.9 kJ/mol

H2O(g) = H2O(l)   ΔH = -44.0 kJ/mol

写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式:                             

(3)在一定条件下,也可以用NH3处理NOx。已知NO与NH3发生反应生成N2和H2O,现有NO和NH3的混合物1mol,充分反应后得到的还原产物比氧化产物多1.4 g,则原反应混合物中NO的物质的量可能是_____________。

(4)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。则2 molCH4与足量H2O(g)反应最多可生成_______mol H2,写出该反应的化学方程式_________________________________________________。

 (5)上述方法制得的H2可以和CO在一定条件下合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及许多烃类物质。当两者以物质的量1:1催化反应,其原子利用率达100%,合成的物质可能是                      

a.汽油        b.甲醇            c.甲醛            d.乙酸

 

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(本题共15分)你注意到汽车加油站内的标牌了吗?某些省市加油站提供的汽油标号由90号、93号换成了E90、E93,后者是在汽油中加入了10%的燃料乙醇而制得的乙醇汽油。
【小题1】燃料乙醇的生产过程可由下图表示:

(1)粉碎玉米的目的是:                                   
(2)生产过程中为了检验淀粉水解是否完全,可使用试剂是                    
(3)步骤a的操作是(    )。

A.蒸发B.萃取C.蒸馏D.分液
(4)发酵产生的CO2纯度可达到99%,能回收利用,请举出它的两项用途:       
(5)以玉米等淀粉原料生产乙醇的化学反应可用下式表示:
根据上述反应式,可以算出100kg淀粉理论上可生产无水乙醇                kg。(相对原子质量:C-12   H-1   O-16)
【小题2】到目前为止,我国已有上百个地市使用乙醇汽油。
(1)为了便于区分燃料乙醇和食用乙醇,常在燃料乙醇中添加少量煤油,这里利用了煤油的物理性质是:                                       
(2)含10%乙醇的汽油在储存和运输过程中应特别注意防水,如果混入了水,汽油中会出现的现象是                                              
【小题3】右图是燃料乙醇的生产和消费过程示意图。虽然燃料乙醇的使用缓解了汽车能源的紧张状况,但仍存在一些问题。由此可知,燃料乙醇(   )
A.是最理想的绿色能源
B.提供的能量来自于太阳能
C.生产和消费过程对空气没有任何影响
D.生产过程中将消耗大量粮食,以避免粮食过剩
【小题4】除了燃料乙醇,二甲醚(CH3OCH3)和甲醇(CH3OH)也可作为汽车燃料,其中与乙醇互为同分异构体的是                                      

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