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【題目】合理的利用吸收工業(yè)產生的廢氣CO2可以減少污染,變廢為寶。

(1)CO2可以生產燃料甲醇。

①寫出甲醇的官能團名稱____________。

已知:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(l) H=-49.0kJmol-1;一定條件下,向體積固定為1 L的密閉容器中充入1mol CO23mol H2 ,測得CO2CH3OH(g)的濃度隨時間變化曲線如下圖所示。

②反應開始至第3分鐘時,反應速率v(H2)________mol/(L·min)。

③該條件下,該反應的平衡常數(shù)表達式為________,CO2的平衡轉化率是________;

(2)CO2合成二甲醚(CH3OCH3)

CO2 催化加氫合成二甲醚的過程中主要發(fā)生下列反應:

反應ICO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) H= +41.2 kJmol-1

反應II: 2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g) H = - 122.5 kJmol-1

其中,反應II 分以下a、b兩步完成,請寫出反應a的熱化學方程式。

a_________

b2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g) H = -23.5 kJmol-1

L(L1L2)、X分別代表壓強或溫度,下圖表示L一定時,反應II中二甲醚的平衡產率隨X變化的關系,其中X代表的物理量是______。判斷L1L2的大小,并簡述理由:________

(3) 恒壓時,在CO2H2起始量一定的條件下,CO2平衡轉化率和平衡時CH3OCH3的選擇性(CH3OCH3的選擇性=)隨溫度變化如下圖。

t℃時,起始投入a molCO2b mol H2,達到平衡時反應II消耗的H2的物質的量為______mol。

②溫度高于300℃,CO2平衡轉化率隨溫度升高而增大的原因是_________。

【答案】羥基 0.5 75% CO2(g) + 3H2 (g)CH3OH(g) + H2O(g) H = - 49.5 kJmol-1 溫度 L1>L2。反應II是氣體化學計量數(shù)減少的反應,當溫度一定時,增大壓強,平衡正向移動,二甲醚平衡產率增大 3a×40%×76% 反應IH0,反應IIH0 ,溫度升高使CO2轉化為CO的平衡轉化率上升,使CO2轉化為CH3OCH3的平衡轉化率下降,且上升幅度超過下降幅

【解析】

(1)①甲醇的結構簡式是CH3OH;

②根據(jù)υ=計算

③轉化率=

(2) ①根據(jù)蓋斯定律計算反應a的熱化學方程式;

2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g)正反應放熱,升高溫度,平衡逆向移動;2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g)正反應氣體系數(shù)和減小,增大壓強,平衡正向移動;

(3) ①根據(jù)CH3OCH3的選擇性=計算反應II消耗的H2的物質的量;

②反應IH0,溫度升高使CO2轉化為CO的平衡轉化率上升;

(1)①甲醇的結構簡式是CH3OH,甲醇含有官能團的名稱是羥基;

②根據(jù)圖象,反應開始至第3分鐘時,CO2濃度變化量是0.5mol/L,則氫氣濃度變化量是1.5mol/Lυ=0.5 mol/(L·min);

③該條件下,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)反應的平衡常數(shù)表達式為,CO2的平衡轉化率=75%;

(2) ①反應II: 2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g) H = - 122.5 kJmol-1;

根據(jù)蓋斯定律(II-b)× CO2(g) + 3H2 (g)CH3OH(g) + H2O(g) H= - 49.5 kJmol-1

2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g)正反應放熱,升高溫度,平衡逆向移動;2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g)正反應氣體系數(shù)和減小,增大壓強,平衡正向移動;由圖象可知,隨X的增大,CH3OCH3的產率減小,說明平衡逆向移動,所以X表示溫度;則L1、L2分別代表不同壓強下CH3OCH3的產率,反應II是氣體化學計量數(shù)減少的反應,當溫度一定時,增大壓強,平衡正向移動,二甲醚平衡產率增大,則L1>L2;

(3) CH3OCH3的選擇性=,t℃時,CH3OCH3的選擇性是76%,CO2的平衡轉化率為40%,則=76%,CH3OCH3的物質的量是 mol,反應II消耗的H2的物質的量是=3a×40%×76%;

②反應IH0,反應IIH0 ,溫度升高使CO2轉化為CO的平衡轉化率上升,使CO2轉化為CH3OCH3的平衡轉化率下降,且上升幅度超過下降幅,所以溫度高于300℃,CO2平衡轉化率隨溫度升高而增大。

練習冊系列答案
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C. 向Zn(OH)2懸濁液中加入HCOOH,溶液中c(Zn2+)增大

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根據(jù)以上的實驗操作與現(xiàn)象,該同學得出的結論不正確的是(  )

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實驗序號

鋅質量

鋅狀態(tài)

c(H2SO4)

V(H2SO4)

金屬消失時間

1

0.10 g

顆粒

0.5mol·L-1

50mL

500s

2

0.10 g

粉末

0.5mol·L-1

50mL

50s

3

a g

顆粒

1.0mol·L-1

50mL

125s

分析上述數(shù)據(jù),回答下列問題

(1)實驗12表明,_____對反應速率有影響。

(2)實驗13研究的是反應物濃度對反應速率的影響,則a =________ g。

(3)該同學研究發(fā)現(xiàn):相同的鋅粒分別與H2SO4、鹽酸反應(操作如下圖),現(xiàn)象差異明顯(稀鹽酸中鋅表面產生氣泡的速率要比稀硫酸快)

該同學對產生這一現(xiàn)象的原因,提出兩種假設:

a. 氯離子對反應起促進作用,加快了反應的進行;

b. ________,減緩了反應的進行。

為進一步證實自己的猜想,該同學在室溫下,分別取5mL 0.2 mol·L-1鹽酸溶液,一份加入一定量的固體___________ (所加試劑化學式”),另一份作對比實驗,再分別同時加入完全相同的鋅粒,比較反應速率的大小。

(4)鋅粒和稀硫酸反應制取氫氣時,往往加入少量CuSO4粉末,可加快產生H2的速率,其原因是___ (結合化學方程式作出合理解釋)。

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①亞硝酸溶液中存在HNO2分子,呈酸性

②用HNO2溶液做導電性實驗,燈泡很暗

HNO2溶液不與Na2SO4溶液反應

0.1 mol·L-1 HNO2溶液中,c(H+)=0.015 mol·L-1

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A.①②③B.②③④C.①②④⑤D.①④⑤

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D.1 mol咖啡酸最多能與3molNaOH反應

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