【題目】發(fā)展以煤制乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烴,部分替代石油化工產(chǎn)品的道路是我國保障能源安全戰(zhàn)略的重要措施。間接法是先由煤制合成氣(組成為H2、CO和少最的CO2)制備甲醇或二甲醚(CH3OCH3),其主要過程包括以下四個反應:
甲醇合成反應:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.1 kJmol-1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H2=-49.0kJmol-1
水煤氣變換反應:
③CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2(g) △H3=-41.1kJmol-1
二甲醚合成反應:
④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4=-24.5kJmol-1
回答下列問題:
(1)分析上述反應(均可逆),發(fā)生反應④對于CO轉化率的影響是_______(填“增大”、“減小”或“無影響”,其理由是__________。
(2)在二個體積均為1.0L的恒容密閉容器中發(fā)生上述二甲醚合成反應④。實驗數(shù)據(jù)見下表:
容器編號 | 溫度(℃) | 起始物質的量(mol) | 平衡物質的量(mol) | |||
CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | ||
a | 387 | 0.20 | 0 | 0 | 0.080 | 0.080 |
b | 387 | 0.40 | 0 | 0 | ||
c | 207 | 0.20 | 0 | 0 | 0.090 | 0.090 |
①387℃時,反應④的化學平衡常數(shù)K=__________。
②達到平衡時,容器b中CH3OH的轉化率為________。
③達到平衡時,容器c中CH3OCH3的體積分數(shù)為________。
(3)由H2和CO可直接制備二甲醚:2CO2(g)+4H2(g)=CH3OCH(g)+H2O(g) ΔH=__________;為提高反應物的轉化率,根據(jù)化學反應原理,理論上應采取的措施是________(填序號)。
A.高溫高壓 B.低溫低壓 C.高溫低壓 D.低溫高壓
(4)有研究者用Cu-Zn-Al和Al2O3作催化劑,壓強為5.0 MPa的條件下,由合成氣[=2]直接制備二甲醚,結果如下圖所示.已知:選擇性=×100%。則有圖可知二甲醚的選擇性達最大值時對應的溫度是____________。
(5)2016年,我國的兩個科研團隊在合成氣直接制備低碳烯烴(nCO+2nH2CnH2n+nH2O)的研究中連續(xù)取得重大突破,論文分別發(fā)表在《德國應用化學》(2016.03.16)、《Nature》(2016.10.06)雜志上。=2時,前者在400℃,1MPa的條件下,CO轉化率為11%,低碳烯烴選擇性達74%;后者在250℃,0.1~0.5MPa的條件下,CO轉化率為31.8%,低碳烯烴選擇性為60.8%,則其中低碳烯烴的產(chǎn)率較大者的值為_________。
【答案】增大減小甲醇的量,平衡正向移動480%45%﹣204.7kJmol﹣1D290℃19.3%
【解析】
(1)二甲醚合成反應④對于CO轉化率的影響,消耗甲醇,促進甲醇合成反應①CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)平衡右移,CO轉化率增大;
(2)① 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始濃度(mol/L) 0.20 0 0
起始濃度(mol/L) 0.16 0.08 0.08
起始濃度(mol/L) 0.04 0.08 0.08
387℃時,反應④的化學平衡常數(shù)K==4;
②根據(jù)①的分析可知容器a中甲醇的轉化率為×100%=80%,因反應體系物質的量變化為0,容器b中在恒溫恒容發(fā)生的反應轉化率與容器a中相同仍為80%;
③ 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始濃度(mol) 0.20 0 0
起始濃度(mol) 0.18 0.09 0.09
起始濃度(mol) 0.02 0.09 0.09
達到平衡時,容器c中CH3OCH3的體積分數(shù)為×100%=45%;
(3)①CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1=-90.1kJmol-1
④2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24.5kJmol-1
依據(jù)蓋斯定律①×2+④得到:2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3+H2O(g)△H=-204.7kJmol-1;根據(jù)平衡移動原理,增大壓強或降低溫度可使平衡正向移動,即采取措施低溫高壓提高反應物的轉化率,答案為D;
(4)有圖示可知當溫度達到290℃時二甲醚的選擇性達最大值;
(5)根據(jù)選擇性=×100%可知,當CO轉化率為11%,低碳烯烴選擇性達74%時低碳烯烴的產(chǎn)率為74%×11%=8.14%,當CO轉化率為31.8%,低碳烯烴選擇性達60.8%時低碳烯烴的產(chǎn)率為31.8%×60.8%=19.3%。
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【題目】在反應X+2Y=R+2M中,已知R和M的摩爾質量之比為22:9,當1.6 gX與Y完全反應后,生成4.4 gR,則 在此反應中,Y與R的化學式量之比為:
A.32: 18 B.16:11 C.8:11 D.16:9
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【題目】下列鑒別方法正確的是( )
A.用澄清石灰水鑒別CO2和SO2
B.用濕潤的碘化鉀淀粉試紙鑒別Br2(g)和NO2
C.用CO2鑒別NaAlO2溶液和NaClO溶液
D.用Ba(OH)2溶液鑒別Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
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【題目】硫化氫(H2S)分子中兩個共價鍵的夾角接近90°,其原因是( )
①共價鍵的飽和性②S原子的電子排布③共價鍵的方向性④S原子中p軌道的形狀
A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ③④
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【題目】下列說法中正確的是( )
A.化學反應不一定都有能量變化
B.增大反應物濃度,活化分子百分數(shù)增大,化學反應速率一定增大
C.升高溫度,活化分子百分數(shù)增大,化學反應速率一定增大
D.一般使用催化劑可以降低反應的活化能,增大活化分子百分數(shù),從而提高反應物的轉化率
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【題目】電影《閃閃的紅星》中,為讓被困的紅軍戰(zhàn)士吃上食鹽,潘冬子將浸透食鹽水的棉襖裹在身上,帶進山中。假如潘冬子在實驗室中,欲從食鹽水中提取出食鹽,采用的最好方法是:
A.過濾 B.萃取 C.蒸發(fā) D.蒸餾
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【題目】A、B、C、D、E都為短周期元素,A原子失去一個電子后成為一個質子;C的-1價陰離子與氖原子具有相同的電子層結構;D在C的下一周期,D可與同周期的B形成BD2型離子化含物;E和C為同一周期元素,其最高價氧化物對應的水化物為一種強酸。請根據(jù)以上信息回答下列問題。
(1)B元素在元素周期表中的位置是____________。
(2)畫出D元素的原子結構示意圖____________。
(3)A與E形成的最簡單化合物的電子式為____________。
(4)C的氫化物與D的氫化物的沸點相比較:____________(用化學式表示,且用>符號連接)。
(5)E的最高價氧化物對應的水化物的稀溶液與過量鐵粉發(fā)生反應的離子方程式為____________。
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