二甲氧基甲烷[CH
2(OCH
3)
2]水溶性好、含氧量高、燃燒完全、煙氣排放量低,被認(rèn)為是一種極具應(yīng)用前景的柴油添加劑.工業(yè)生產(chǎn)CH
2(OCH
3)
2一般是在催化劑作用下,將37%的甲醛水溶液和甲醇混合共熱,反應(yīng)原理如下:HClO+2CH
3OH
CH
2(OCH
3)2+H
2O
(1)某次研究反應(yīng)時間對產(chǎn)率的影響的實驗中,CH
2(OCH
3)
2的濃度隨反應(yīng)時間變化如下表:
時間(min) |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
60 |
CH2(OCH3)2(mol/L) |
9.02 |
9.10 |
9.18 |
9.23 |
9.30 |
9.32 |
計算25~50min中CH
2(OCH
3)
2的平均生成速率為
.
(2)研究反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)(記作lnK)與溫度(T)的關(guān)系如圖1所示,判斷該反應(yīng)的△H
0(填“>”、“<”、“=”).
(3)假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),①達到平衡時下列措施能提高HCHO 轉(zhuǎn)化率的是
.
A.及時從反應(yīng)體系中分離出CH
2(OCH
3)
2 B.升高反應(yīng)體系的溫度
C.再添加適量甲醇 D.增大壓強
②圖2是催化劑作用下CH
3OH 轉(zhuǎn)化率隨時間變化的趨勢曲線圖.請在圖2中畫出相同條件下,不使用催化劑時CH
3OH轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線.
(4)進一步研究發(fā)現(xiàn):甲醛的滴加速率、反應(yīng)時間、催化劑的量和攪拌速率等對CH
2(OCH
3)
2的工業(yè)實際產(chǎn)率(不完全是平衡狀態(tài)下得出的)也會產(chǎn)生一定影響.欲分別研究甲醛的滴加速率、攪拌速率對產(chǎn)率的影響,某同學(xué)設(shè)計了三組實驗如下表:
影響因素 試驗號 |
甲醛的滴加速率(g/min) |
反應(yīng)時間(min) |
催化劑的量(g) |
攪拌速率 |
1 |
|
70 |
2.5 |
30 |
2 |
1.0 |
|
|
|
3 |
2.5 |
|
|
80 |
①請在上表空格中填入剩余的實驗條件數(shù)據(jù).
②在研究過程中發(fā)現(xiàn),甲醛的滴加速率過慢或過快均會使CH
2(OCH
3)
2產(chǎn)率降低.請結(jié)合該反應(yīng)的合成機理:
HCHO
HOCH
2OCH
3CH
2(OCH
3)2
試分析甲醛的滴加速率過快時,導(dǎo)致產(chǎn)率較低的原因可能是
.