【題目】CO2資源化利用的方法之一是合成二甲醚(CH3OCH3)。
(1)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I:CO2(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①②兩步完成,請寫出反應①的熱化學方程式。
① _____
②2 CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) H = -23.5 kJmol-1
(2)L(L1、L2)、X分別代表壓強或溫度,如圖表示L一定時,反應II中二甲醚的平衡產(chǎn)率隨X變化的關(guān)系,其中X代表的物理量是_____。判斷L1、L2的大小,并簡述理由:_____。
(3)恒壓時,在CO2和H2起始量一定的條件下,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時CH3OCH3的選擇性 )隨溫度變化如圖。
①t ℃ 時,起始投入a molCO2,b mol H2,達到平衡時反應II消耗的H2的物質(zhì)的量為______mol。
②溫度高于300℃,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因是______。
【答案】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(chǎn)率增大,與圖1變化趨勢相同 3a×40%×76% 反應I的H>0,反應II的H<0 ,溫度升高使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過下降幅度
【解析】
(1)反應II-反應②得反應①;
(2)根據(jù)圖示隨X增大,二甲醚的產(chǎn)率減小,說明平衡逆向移動;
(3)①t ℃ 時,CO2平衡轉(zhuǎn)化率為40%、CH3OCH3的選擇性位76%;
②溫度升高,CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)平衡正向移動,2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)平衡逆向移動。
(1)反應II-反應②得反應①;根據(jù)蓋斯定律II×-②×得CO2(g) + 3H2 (g) CH3OH(g) + H2O(g) H =(- 122.5 kJmol-1+23.5 kJmol-1)÷2= - 49.5 kJmol-1;
(2)增大壓強,2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)正向移動;升高溫度,2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)逆向移動;根據(jù)圖示隨X增大,二甲醚的產(chǎn)率減小,說明平衡逆向移動,所以X表示溫度;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(chǎn)率增大,所以L1>L2;
(3)t ℃ 時,CO2平衡轉(zhuǎn)化率為40%、CH3OCH3的選擇性位76%,起始投入a mol CO2,消耗CO2的物質(zhì)的量是a×40%×76%,根據(jù)方程式,消耗氫氣是CO2的3倍,消耗氫氣的物質(zhì)的量是3a×40%×76%;
②反應I的H>0,反應II的H<0 ,溫度升高使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過下降幅度,所以溫度高于300℃,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大。
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【題目】可逆反應A(g)+ 4B(g) C(g)+ D(g),在四種不同情況下的反應速率如下,其中反應進行得最快的是( )
A. vA=0.15mol/(L·min) B. vB=0.6 mol/(L·min)
C. vC=0.4 mol/(L·min) D. vD=0.01 mol/(L·s)
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【題目】NA表示阿伏加羅常數(shù)的值。下列說法正確的是( )
A. 標準狀況下11.2 L ND3分子中所含中子數(shù)為5NA
B. 電解2 mol·L-1的NaCl溶液轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA
C. 100 mL含Al3+為0.4NA的Al2(SO4)3溶液的物質(zhì)的量濃度為2.0 mol·L-1
D. 常溫常壓下,7.8 g苯分子中含有的碳碳雙鍵數(shù)目為0.3NA
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【題目】已知一定質(zhì)量的鋅粒與稀鹽酸反應,生成H2的濃度與反應時間的關(guān)系如圖所示,下列結(jié)論不正確的是
A.若將鋅粒改為鋅粉,可加快產(chǎn)生H2的反應速率
B.反應前4min內(nèi)溫度對反應速率的影響比濃度大
C.反應開始2min內(nèi)平均反應速率最大
D.反應前4min內(nèi)生成H2的平均速率v(H2)=0.09mol·L-1·min-1
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【題目】為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是
A. 0.1 mol 的中,含有個中子
B. pH=1的H3PO4溶液中,含有個
C. 2.24L(標準狀況)苯在O2中完全燃燒,得到個CO2分子
D. 密閉容器中1 mol PCl3與1 mol Cl2反應制備 PCl5(g),增加個P-Cl鍵
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【題目】下列指定反應的離子方程式正確的是( )
A. 向稀HNO3中滴加NaHSO3溶液:H++HSO===SO2↑+H2O
B. 硫酸鋁溶液中加入過量氨水:Al3++3OH-===Al(OH)3↓
C. 向含有2 mol FeI2的溶液中通入2.5 mol Cl2:8I-+2Fe2++5Cl2===10Cl-+4I2+2Fe3+
D. 用酸性高錳酸鉀標準溶液滴定草酸:2MnO+16H++5C2O===2Mn2++10CO2↑+8H2O
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【題目】二氧化氯(ClO2)是一種新型消毒劑,可用氯酸鈉(NaClO3)為原料制備。
(1)隔膜電解法制備ClO2的裝置示意圖如下:
已知:ClO2在酸性溶液中比較穩(wěn)定,在堿性溶液中不能穩(wěn)定存在。
①產(chǎn)生O2的電極反應式:________。
②結(jié)合反應方程式,簡述ClO2的產(chǎn)生過程:_________。
(2)過氧化氫還原法制備ClO2:研究發(fā)現(xiàn)Cl-對上述反應有影響,實驗記錄如下:
加入NaCl 的濃度/(g·L1) | ClO2的生成速率/(g·L-1·min-1) | 相同時間 | |||
10 min | 30 min | 60 min | ClO2 產(chǎn)率/% | Cl2 的量 | |
0 | 0.0035 | 0.0124 | 0.0159 | 97.12 | 極微量 |
1.00 | 0.0138 | 0.0162 | 0.0163 | 98.79 | 極微量 |
①NaCl的主要作用是_______。
②上述反應可能的過程如下:
反應i: + + +
反應ii: Cl2 + H2O2 = 2Cl- + O2↑ + 2H+
將反應i填寫完整_________。
③進一步研究發(fā)現(xiàn),未添加Cl-時,體系中首先會發(fā)生反應生成Cl-,反應為:ClO3- + 3H2O2 = Cl- + 3O2↑+3H2O(反應iii)。分析反應i、ii、iii的速率大小關(guān)系并簡要說明理由:_________。
(3)國家規(guī)定,飲用水中ClO2的殘留量不得高于0.8 mg·L-1,檢測步驟如下:
Ⅰ.取1.0L的酸性水樣,加入過量的碘化鉀,再用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性,使ClO2轉(zhuǎn)化為。加入淀粉溶液,溶液變藍。
Ⅱ.用0.0010 mol/LNa2S2O3溶液滴定步驟I中產(chǎn)生的I2。已知:步驟II中發(fā)生反應的離子方程式是
①步驟I中發(fā)生的氧化還原反應的離子方程式是________。
②當步驟II中出現(xiàn)________(填現(xiàn)象)時,停止滴加Na2S2O3溶液,記錄其體積為10.00 mL。
③上述水樣中ClO2的殘留濃度是______mg·L-1。
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【題目】如圖是實驗室制備氯氣并進行相關(guān)性質(zhì)實驗的裝置(夾持及加熱儀器已略)。
回答下列問題:
(1)儀器①中盛有的固體藥品是___。
(2)裝置B中飽和食鹽水的作用是除去Cl2中的HCl氣體,同時裝置B還可監(jiān)測實驗進行時C中是否發(fā)生堵塞,若發(fā)生堵塞時B中的現(xiàn)象為___。
(3)裝置C的目的是驗證氯氣是否具有漂白性,II中試劑的作用是___。對比I和III中的現(xiàn)象可得出的結(jié)論是___。
(4)該實驗設計的缺陷是___,改進的方法是___。
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【題目】在密閉容器中進行反應CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H>0,測得c(CH4)隨反應時間(t)的變化如圖所示。下列判斷正確的是( )
A. 10 min時,改變的外界條件可能是升高溫度
B. 反應進行到12min時,CH4的轉(zhuǎn)化率為25%
C. 0∽5 min內(nèi),v(H2)=0.1 mol·(L·min)-1
D. 恒溫下,縮小容器體積,平衡后H2濃度減小
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