【题目】二甲醚主要用于替代汽车燃油、制氢及用于燃料电池原料。 回答下列问题
⑴二甲醚在加热条件下能发生分解:(CH3)2O(g)→CH4(g)+H2(g)+CO(g),在某温度压强下测定其动力学数据如下:
t/s | 0 | 200 | 400 | 600 | 800 |
c[(CH3)2O]/mol·L-1 | 0.01000 | 0.00916 | 0.00839 | 0.00768 | 0.00702 |
0~800s 的二甲醚平均反应速率为__________________ 。
⑵一种“直接二甲醚燃料电池”结构如下图所示,电解质为强酸溶液。电池工作时,能量转化方式为______,负极的电极反应式为 ____。
⑶二甲醚与水蒸气重整制 H2,相同投料比及流速时,单位时间内 H2 产率与催化剂及温度下关系如下图 所示,适宜的催化剂是______(选填 a、b、c)及适宜的温度是____ 。
⑷工业中用 CO 和 H2 为原料可制取二甲醚,在 250℃、5MPa 及催化剂作用下,在反应器中合成。
a:3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) K1
b:2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) K2
c:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
已知:投料比 n(H2)/n(CO2)与原料气转化率的关系如下图 所示。
①最佳 n(H2)/n(CO)比为_________________ (填图中数字)。
②同一温度下,CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)平衡常数为 K3,则 K3=__________用含 K1、K2 代数式表示)。
⑸已知反应 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。一定条件下,向体积为 1L 的密闭容器中充入 1molCO2和 3molH2,测得 3min 时υ(H2)=0.5mol/L·min,10min 时达到平衡,平衡时,CO2 转化率为 75%,在下图中 画出 CO2 和 CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线________。
【答案】3.725×10-6mol·L-1·s-1 化学能转变为电能 CH3OCH3+3H2O-12e-===2CO2+12H+ c 450℃ 1.0 K1/K2
【解析】
(1)平均反应速率就是反应速率,指单位时间内的浓度变化值,据此计算;
(2)原电池中,负极失去电子,则负极的反应为CH3OCH3→CO2;
(3)氢气的产率随着温度升高在不断升高,a、b、c三种催化剂的催化效率在450°C时,c催化剂产生的氢气产率最高;
(4)根据曲线a,可知在投料比1.0时,CO与H2总转化率最大,由a-b可得到CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),计算其平衡常数;
(3)根据3min时,氢气的速率,计算出反应消耗的氢气的物质的量浓度,根据反应的方程式和消耗氢气的物质的量浓度,可计算消耗的二氧化碳的浓度,生成甲醇的物质量浓度,达到平衡时,根据二氧化碳的转化率,计算达到平衡时二氧化碳的物质的量浓度,甲醇的物质的量浓度,画出CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化曲线。
(1)由题干信息可得,故答案为:3.725×10-6mol·L-1·s-1;
(2)该装置为燃料电池,将化学能直接转化为电能,原电池中负极失去电子,所以负极电极反应式是CH3OCH3+3H2O-12e-===2CO2+12H+,故答案为:化学能转变为电能;CH3OCH3+3H2O-12e-===2CO2+12H+;
(3)根据图像分析可知,无论用何种催化剂均是温度越高,产率越高,但在450°C,用催化剂c时,H2产率超过70%,具有实际意义,故答案为:c;450℃;
(4)由图像知,a曲线在投料比1.0时,CO与H2总转化率最大;可由反应a-b得到反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),平衡常数K3为两者之商=K1/K2,故答案为:1.0;K1/K2;
(5)3min时,H2浓度减少0.5mol·L-1·min-1×3min=1.5mol·L-1,则CO2的浓度减少0.5 mol·L-1,此时c(CO2)=0.5 mol·L-1,生成c(CH3OH)=0.5 mol·L-1,达到平衡时,c(CO2)=0.25 mol·L-1,c(CH3OH)=0.75 mol·L-1,画出CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化曲线为,故答案为:
。
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【题目】氮、硫、氯及其化合物是中学化学重要的组成部分。
(1)氨气燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液,电池反应为:4NH3+3O2=2N2+6H2O。该电池负极的电极反应式为____;用该电池进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,以CuSO4溶液为电解质溶液,下列说法正确的是____。
a.电能全部转化为化学能
b.SO42﹣的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)
c.溶液中Cu2+向阳极移动
d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
e.若阳极质量减少64g,则转移电子数为2NA个
(2)①将SO2通入到BaCl2溶液中,出现了异常现象,看到了明显的白色沉淀,为探究该白色沉淀的成分,他设计了如下实验流程:所得悬浊液白色沉淀
观察现象并判断,则试剂A的化学式为_____。实验表明,加入试剂A后,白色沉淀未见溶解,产生该白色沉淀的离子方程式是____。
②利用如图所示电化学装置吸收工业尾气中SO2,阴极上生成Cu。写出装置中阳极的电极反应式_____。
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【题目】五种短周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大,A和C同族,B和D同族,C离子和B离子具有相同的电子层结构。A和B、D、E均能形成共价型化合物。A和B形成的化合物在水中呈碱性,C和E形成的化合物是日常生活中的常用调味品。回答下列问题:
(1)五种元素中,原子半径最大的是________,非金属性最强的是________(填元素符号)。
(2)由A分别和B、D、E所形成的共价型化合物中,热稳定性最差的是__________(用化学式表示)。
(3)A、B、E形成的离子化合物电子式为____________,其中存在的化学键类型为____________。
(4)D最高价氧化物的水化物的化学式为________________。
(5)单质D在充足的单质E中燃烧,反应的化学方程式为__________________;D在不充足的E中燃烧,生成的主要产物的化学式为__________。
(6)单质E与水反应的离子方程式为____________________。
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【题目】已知A为常见的金属单质,现有如下图中物质的转化关系,
试回答:(1)写出B的化学式________D的化学式_________,G俗称___________
(2)写出④的化学方程式_________________________________________
(3)写出⑥的离子方程式__________________写出⑦的离子方程式_________________
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【题目】下图是分离混合物时常用的仪器,可以进行的混合物分离操作分别是()
A.蒸馏、过滤、萃取、蒸发B.蒸馏、蒸发、萃取、过滤
C.萃取、过滤、蒸馏、蒸发D.过滤、蒸发、萃取、蒸馏
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【题目】SO2 是中学化学中的常见气体,也是大气污染物的主要组成成分。回答下列问题:
⑴甲组同学利用下列装置制备并收集干燥的 SO2:
装置Ⅰ中盛装亚硫酸钠的仪器名称是_______,装置 II 的作用是对 SO2 气体进行干燥,该装置中所盛 试剂名称为_________,装置 III 为集气装置,应选取填入 III 中的集气装置为___________(选填字母代号)。
⑵乙组同学利用下列装置制备 SO2 并探究其性质:
①该组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为a→_________。装置C中饱和NaHSO3溶液的作用是________。
②能证明SO2具有还原性的现象是___________,该反应的离子方程式为_________________。
③装置B的作用吸收SO2尾气,该装置中盛装的试剂是_______________。
⑶设计实验证明H2SO3为弱电解质:________________。
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【题目】酯类物质是极为重要的有机合成产品或中间产物,结构简式为()的酯类有机物 E(核磁共振氢谱有3 个峰)是一种重要的塑化剂,工业上合成 E 的路线如下图所示:
⑴烃 A 的名称_________,E 的分子式为_____,C 中官能团的结构简式为_____。
⑵④的反应条件为_____,上述转化中属于取代反应的是_____。
⑶②的化学方程式为_____。
⑷B 有很多同分异构体,其中苯环上有三个取代基且遇 FeCl3 溶液显紫色的物质共有_____种;写出分子中有 5 种不同化学环境的氢原子的结构简式__________________________________。
⑸已知R-CH=CH2 RCH2CHO,写出以CH2=CH2和H218O为原料(其他无机试剂任选)合成
的合成路线图______________________________________________(仿照题目中形式,不要编号)
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【题目】一定条件下,体积不变容器中,N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,在反应过程中,反应速率的变化如图所示,下列说法不正确的是( )
A. t1时刻增大c(N2)或c(H2)B. t2时刻加入催化剂
C. t3时刻降低温度D. t4时刻往容器中充入He,以增大体系压强
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【题目】汽车尾气中含有CO、NO等有害气体。
(1)汽车尾气中NO生成过程的能量变化示意图如图该条件下,1molN2和1molO2完全反应生成NO会吸收______kJ能量。
(2)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应:2NO+2CO2CO2+N2。已知增大催化剂的比表面积可提高该反应速率,为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分条件已经填在下表中。
实验编号 | t(℃) | NO初始浓度(mol/L) | CO初始浓度(mol/L) | 催化剂的比表面积(m2/g) |
Ⅰ | 280 | 1.2×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
Ⅱ | 280 | 1.2×10-3 | b | 124 |
Ⅲ | 350 | a | 5.80×10-3 | 82 |
①请表中数据补充完整:a___________;b___________。
②能验证温度对化学反应速率规律的是实验________填实验序号
。
(3)在2L密闭容器内,800℃时反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO)(mol) |
①用表示从0-2s内该反应的平均速率
______。
②能说明该反应已达到平衡状态的是______
a.单位时间内消耗nmol的同时,生成2nmol
b.容器内各物质的浓度保持不变
c. 2v逆(NO)=v正(O2)
d.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
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