(14分)CO2和H2可用于合成甲醇和甲醚。
(1)已知①CH3OH(l)+O2(g) == CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.5 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g) == H2O(g) ΔH =-241.8 kJ·mol-1
③H2O(g) == H2O(l) ΔH =-44 kJ·mol-1
则工业上以CO2(g)、H2(g)为原料合成CH3OH(l),同时生成H2O(l)的热化学方程式为_______。
(2)将CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(l)
已知在投料比n(CO2):n(H2)=1:3的条件下,不同温度、不同压强时,CO2的转化率见下表:
①下列关于上述可逆反应的说法正确的是
A.在恒温、恒容的密闭容器中,当反应混合气体的密度保持不变时反应达平衡状态
B.当v正(CO2)= 3 v逆(H2),反应达平衡状态
C.当n(CO2):n(H2)=1:3时,反应达平衡状态
D.a > 60%
②上述反应的化学平衡常数的表达式为__________。
③该反应的ΔH 0,原因是 。
④在压强为P、温度为500K、投料比n(CO2):n(H2)=1:3的条件下,反应达平衡状态时H2的转化率为 ,混合气体中CO2的体积分数为 。
(3)以甲醇、空气、KOH溶液为原料可设计成燃料电池:放电时,负极的电极反应式为 。
高三化学填空题极难题
(14分)CO2和H2可用于合成甲醇和甲醚。
(1)已知①CH3OH(l)+O2(g) == CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.5 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g) == H2O(g) ΔH =-241.8 kJ·mol-1
③H2O(g) == H2O(l) ΔH =-44 kJ·mol-1
则工业上以CO2(g)、H2(g)为原料合成CH3OH(l),同时生成H2O(l)的热化学方程式为_______。
(2)将CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(l)
已知在投料比n(CO2):n(H2)=1:3的条件下,不同温度、不同压强时,CO2的转化率见下表:
①下列关于上述可逆反应的说法正确的是
A.在恒温、恒容的密闭容器中,当反应混合气体的密度保持不变时反应达平衡状态
B.当v正(CO2)= 3 v逆(H2),反应达平衡状态
C.当n(CO2):n(H2)=1:3时,反应达平衡状态
D.a > 60%
②上述反应的化学平衡常数的表达式为__________。
③该反应的ΔH 0,原因是 。
④在压强为P、温度为500K、投料比n(CO2):n(H2)=1:3的条件下,反应达平衡状态时H2的转化率为 ,混合气体中CO2的体积分数为 。
(3)以甲醇、空气、KOH溶液为原料可设计成燃料电池:放电时,负极的电极反应式为 。
高三化学填空题极难题查看答案及解析
甲醇可作为燃料电池的原料。CO2和CO可作为工业合成甲醇(CH3OH)的直接碳源,
(1)已知在常温常压下:
①CH3OH(l)+ O2(g)=CO(g) + 2H2O(g); ΔH=﹣355.0 kJ∕mol
②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44.0 kJ/mol
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式:___________________________
(2)利用CO和H2在一定条件下可合成甲醇,发生如下反应:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),其两种反应过程中能量的变化曲线如下图a、b所示,下列说法正确的是__________
A.上述反应的ΔH=-91kJ·mol-1
B.a反应正反应的活化能为510kJ·mol-1
C.b过程中第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段为放热反应
D.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能和ΔH
E.b过程的反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段
(3)下列是科研小组设计的一个甲醇燃料电池,两边的阴影部分为a,b惰性电极,分别用导线与烧杯的m,n相连接,工作原理示意图如图:
①b极电极反应式为____________。
②在标准状况下,若通入112mL的O2,(假设烧杯中的溶液的体积为200mL,体积不变)最后反应终止时烧杯中溶液的pH为______。
(4)可利用CO2根据电化学原理制备塑料,既减少工业生产对乙烯的依赖,又达到减少CO2排放的目的。以纳米二氧化钛膜为工作电极,稀硫酸为电解质溶液,在一定条件下通入CO2进行电解,在阴极可制得低密度聚乙烯(简称LDPE)。
①电解时,阴极的电极反应式是________。
②工业上生产1.4×102kg的LDPE,理论上需要标准状况下________L的CO2。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
甲醇(CH3OH)和二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,具有清洁、高效等性能。
(1)CO2可用于合成二甲醚(CH3OCH3),有关反应的热化学方程式如下:
CO2(g) + 3H2(g)=CH3OH(g) + H2O(g) △H=-49.0 kJ·mol-1
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g) + H2O(g) △H=-23.5 kJ·mol-1
H2O(l)=H2O(g) △H= + 44 kJ·mol-1
则CO2与H2反应合成二甲醚生成液态水的热化学方程式为:____________________。
(2)工业上合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJ·mol-1。 下列不能说明该反应在恒温恒容条件下已达化学平衡状态的是___________
A.v正(H2) = 2v逆(CH3OH) B.n(CO):n(H2):n(CH3OH)=1:2:1
C.混合气体的密度不变 D.混合气体的平均相对分子质量不变 E.容器的压强不变
(3)若反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)在某温度下的化学平衡常数为400,此温度下,在密闭容器中加入一定量甲醇,反应进行到某时刻,测得各物质的浓度如下表所示:
物质 | CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) |
浓度(mol·L-1) | 0.44 | 0.60 | 0.60 |
①比较该时刻正、逆反应速率的大小:v(正)_____v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②若加入甲醇后,经10 min反应达到平衡,则平衡后c(CH3OH)=______________,
该时间内反应速率v(CH3OCH3)=_____________。
(4)利用二甲醚(CH3OCH3)设计一个燃料电池,用KOH溶液作电解质溶液,石墨做电极,该电池负极电极反应式为___________________________。以此燃料电池作为外接电源按如图所示电解硫酸铜溶液,如果起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液(25℃,CuSO4足量),一段时间后溶液的pH变为1,若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入______其质量约为_____g。
高三化学综合题困难题查看答案及解析
工业上可用合成气(主要成分为CO2、H2、CO)在催化剂作用下合成甲醇,并可用甲醇合成甲醚。
(1)CO2的电子式是________。
(2)已知:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1 = -90.77 kJ/mol
CO2 (g)+H2 (g)CO(g)+H2O(g) △H2 = +41.19 kJ/mol
则CO2与H2反应制备CH3OH(g)的热化学方程式是________。
(3)向三个体积均为1L的恒容密闭容器中分别充入1mol CO2和3mol H2,在不同催化剂作用下同时反应制备CH3OH(g)。测得H2转化率随温度变化的数据如下表所示。
(注:T5时,H2转化率为66.67%,即转化了2/3)
①催化剂效果最佳的反应是________(填“I”“II”或“III”)。
②T3时,反应I的v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
③温度为T5时,该反应的平衡常数K=________。
(4)甲醇合成甲醚的反应为2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),反应过程中存在副反应2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)。反应过程中的能量变化如图所示:
①反应速率较快的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),原因是________。
②根据反应原理,分析增大压强对合成甲醚的影响________。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
工业上可用合成气(主要成分为CO2、H2、CO)在催化剂作用下合成甲醇,并可用甲醇合成甲醚。
(1)CO2的电子式是________。
(2)已知:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1 = -90.77 kJ/mol
CO2 (g)+H2 (g)CO(g)+H2O(g) △H2 = +41.19 kJ/mol
则CO2与H2反应制备CH3OH(g)的热化学方程式是________。
(3)向三个体积均为1L的恒容密闭容器中分别充入1mol CO2和3mol H2,在不同催化剂作用下同时反应制备CH3OH(g)。测得H2转化率随温度变化的数据如下表所示。
(注:T5时,H2转化率为66.67%,即转化了2/3)
①催化剂效果最佳的反应是________(填“I”“II”或“III”)。
②T3时,反应I的v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
③温度为T5时,该反应的平衡常数K=________。
(4)甲醇合成甲醚的反应为2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),反应过程中存在副反应2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)。反应过程中的能量变化如图所示:
①反应速率较快的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),原因是________。
②根据反应原理,分析增大压强对合成甲醚的影响________。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。
(1)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2,然后将H2与CO2转化为甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)等。已知:
甲醇合成反应:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ·mol-1
二甲醚合成反应:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-24.5kJ·mol-1
则由H2和CO2制备二甲醚2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)的△H____kJ·Mol-1
(2)甲醇是一种可再生的清洁能源,具有开发和应用的广阔前景。
已知:25℃,1.01×105Pa时,1.6g液态甲醇完全燃烧,当恢复到原状态时,放出36.29kJ的热量,写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式________________________________。
(3)污水中的含氮化合物,通常先用生物膜脱氮工艺进行处理,在硝化细菌的作用下,将NH4+氧化为NO3-(2NH4++3O2=2HNO2+2H2O+2H+;2HNO2+O2=2HNO3)。然后加入甲醇,甲醇和NO3-反应转化为两种无毒气体。
①上述方法中,1.0g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧气的质量为_______g。
②写出加入甲醇后反应的离子方程式:_______________________________________。
高三化学填空题困难题查看答案及解析
(14分)二甲醚(CH3OCH3)和甲醇(CH3OH)都是高效清洁能源。工业上利用煤的气化产物(水煤气)合成甲醇和二甲醚。回答下列问题:
(1)制备二甲醚最后一步反应由Al2O3催化甲醇脱水合成,反应方程式为 。
(2)已知:CO(g)+2H2(g)=CH3OH (g) △H= —90.1kJ·mol-1 CO(g)的燃烧热是282.8 kJ·mol-1;H2的燃烧热是285.8 kJ·mol-1写出表示CH3OH (g) 燃烧热的热化学反应方程式 。
(3)二甲醚直接燃料电池比甲醇直接燃料电池更高效,等质量的二甲醚和甲醇完全放电转移电子的物质的量之比是 。用二甲醚直接燃料电池电解足量饱和食盐水,当消耗9.2g二甲醚时理论上阴极产生的气体的体积为 L。(标况下)
(4)在合成中伴有水煤气交换反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),等物质的量的CO(g)和H2O(g)加入密闭容器中反应,平衡时测得结果如下表。
温度 | 260℃ | 280℃ | 295℃ | 310℃ |
CO转化率 | 89% | 80% | 75% | 60% |
①请解释CO转化率随温度变化的关系 。
②列式计算280℃时平衡常数 。
③若平衡体系中,测得H2的压强占总压的30%,要使体系中CO转化率达到70%,应该使温度 (填“升高”、“降低”、“不变”)
高三化学填空题困难题查看答案及解析
(14分)二甲醚(CH3OCH。)和甲醇(CH3OH)被称为21世纪的新型燃料,具有清洁、高效等优良的性能。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下:
(1)催化反应室B中CO与H2合成二甲醚的化学方程式为________.
(2)催化反应室A中发生的反应为:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……(I)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)……(Ⅱ)催化反应室C中发生的反应为:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)……(Ⅲ)、CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)……(Ⅳ)
①已知:原子利用率=×100%,试求反应(Ⅳ)的原子利用率为________。
②反应(Ⅳ)的△S ________0(填“>”、“=”或“<”)。
③在压强为5MPa,体积为VL的反应室c中,amol CO与20mol H2在催化剂作用下发生反应(Ⅲ)生成甲醇,CO的转化率与温度的关系如右图。则该反应的△H________0(填“>”、“=”或“<”)。300℃时该反应的平衡常数K= ________(用含字母的代数式表示)。
(3)我国某科研所提供一种碱性“直接二甲醚燃料电池”。
该燃料电池负极的电极反应式为:
CH3OCH3一12e一+16OH一=2CO2-3+11H2O。有人提出了一种利用氯碱工业产品治理含二氧化硫(体积分数为x)废气的方法如下:
①将含SO2的废气通人电解饱和食盐水所得溶液中,得NaHSO3溶液;
②将电解饱和食盐水所得气体反应后制得盐酸;
③将盐酸加入NaHSO3溶液中得SO2气体回收。
用上述碱性“直接二甲醚燃料电池”电解食盐水来处理标准状况下VL的废气,计算消耗二甲醚的质量。
高三化学填空题中等难度题查看答案及解析
(1)由工业合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,涉及以下四个可逆反应:
甲醇合成反应:
(i)CO(g) +2H2(g)==CH3OH(g) △H 1=-90.1kJ·mol-1;
(ii)CO2(g)+3H2(g)== CH3OH(g) +H2O(g) △H2=-49.0kJ·mol-1;
水煤气变换反应:(iii)CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+ H2(g) △H3=-41.1kJ·mol-1;
二甲醚合成反应:(iv)2CH3OH(g) ==CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H4=-24.5kJ·mol-1;
①由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为____________________________。根据化学反应原理,分析增大压强对直接制备二甲醚反应的影响:___________________________________。
②反应( ii )的平衡常数表达式为K=______________。
(2)现以二甲醚燃料电池,采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-),实验室利用如图2装置模拟该法:
①M电板(a为CO2)的电极反应式为________________________;电解池阳极的电极反应式为_______________________________________。
②请写出电解池中Cr2O72-转化为Cr3+的离子反应方程式:__________________________。
③已知25 ℃时,Ksp[Cr(OH)3]=6.4×10-31。一般以离子浓度≤1×10-5 mol/L作为该离子除尽的标准。处理废水时,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去,当溶液的pH=6时,c(Cr3+)=______,Cr3+ ___ (填“是”或“否”)被除尽。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
(1)由工业合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,涉及以下四个可逆反应:
甲醇合成反应:
(i)CO(g) +2H2(g)=CH3OH(g) △H 1=-90.1kJ·mol-1;
(ii)CO2(g)+3H2(g)= CH3OH(g) +H2O(g) △H2=-49.0kJ·mol-1;
水煤气变换反应:(iii)CO(g)+ H2O(g)=CO2(g)+ H2(g) △H3=-41.1kJ·mol-1;
二甲醚合成反应:(iv)2CH3OH(g) =CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H4=-24.5kJ·mol-1;
①由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为____________________________。根据化学反应原理,分析增大压强对直接制备二甲醚反应的影响:___________________________________。
②反应( ii )的平衡常数表达式为K=______________。
(2)现以二甲醚燃料电池,采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-),实验室利用如图2装置模拟该法:
①M电板(a为CO2)的电极反应式为________________________;电解池阳极的电极反应式为_______________________________________。
②请写出电解池中Cr2O72-转化为Cr3+的离子反应方程式:__________________________。
③已知25 ℃时,Ksp[Cr(OH)3]=6.4×10-31。一般以离子浓度≤1×10-5 mol/L作为该离子除尽的标准。处理废水时,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去,当溶液的pH=6时,c(Cr3+)=______,Cr3+ ___ (填“是”或“否”)被除尽。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析