生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为 CO、CO2、H2 等)与H2混合,催化合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及许多烃类物质等,是生物质能利用的方法之一.
(1)已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值(lgK)如下表:
反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),该反应的△H________0(选填:“>”、“<”、“=”);在900K时,该反应平衡常数的对数值(lgK)=_____________.
(2)甲醇是一种重要的能源和化工原料,工业上合成甲醇的反应为:CO+2H2⇌CH3OH.现已知:H2(g)、CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8KJ/mol、-283.0KJ/mol和-726.5KJ/mol。则:CH3OH不完全燃烧生成CO和液态H2O的热化学反应方程式________.
(3)在一定温度、压强和催化条件下,工业上用CO和H2反应生成二甲醚,同时产生一种参与大气循环的无机物。则该反应的化学反应方程式为:________.
(4)下图左为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图.a电极上发生反应的电极反应式为 ________ .
(5)连接下图右装置的电源为(4)问中的二甲醚燃料电池。接通电源一段时间后,观察到装置中电解质溶液颜色由无色变为蓝色,并逐渐加深。则该装置中的Cu电极应与二甲醚燃料电池中________ 电极(填a或b)相连。通电时发生反应的总的离子反应方程式为:________.
高三化学填空题极难题
生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为 CO、CO2、H2 等)与H2混合,催化合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及许多烃类物质等,是生物质能利用的方法之一.
(1)已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值(lgK)如下表:
反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),该反应的△H________0(选填:“>”、“<”、“=”);在900K时,该反应平衡常数的对数值(lgK)=_____________.
(2)甲醇是一种重要的能源和化工原料,工业上合成甲醇的反应为:CO+2H2⇌CH3OH.现已知:H2(g)、CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8KJ/mol、-283.0KJ/mol和-726.5KJ/mol。则:CH3OH不完全燃烧生成CO和液态H2O的热化学反应方程式________.
(3)在一定温度、压强和催化条件下,工业上用CO和H2反应生成二甲醚,同时产生一种参与大气循环的无机物。则该反应的化学反应方程式为:________.
(4)下图左为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图.a电极上发生反应的电极反应式为 ________ .
(5)连接下图右装置的电源为(4)问中的二甲醚燃料电池。接通电源一段时间后,观察到装置中电解质溶液颜色由无色变为蓝色,并逐渐加深。则该装置中的Cu电极应与二甲醚燃料电池中________ 电极(填a或b)相连。通电时发生反应的总的离子反应方程式为:________.
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生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合,催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。
(1)上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式 。
(2)根据等电子原理,写出CO分子结构式 。
(3)甲醇催化氧化可得到甲醛,甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。
a
①甲醇的沸点比甲醛的高,其主要原因是 ;甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为 。
②甲醛分子的空间构型是 ;1mol甲醛分子中σ 键的数目为 。
③在1个Cu2O晶胞中(结构如图所示),所包含的Cu原子数目为 。
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(10分)生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与混合,在含有Zn、Cu等元素的催化剂条件下能合成一种生物质能——甲醇。
(1) 与CO互为等电子体的物质的化学式是________。
(2) CO2分子中碳原子的杂化类型是________杂化。
(3) 按电子排布Zn在元素周期表中属于________区,其晶体属于六方最密堆积,它的配位数是________。
(4) Cu的一种氯化物晶体的晶胞结构如右图所示(空心球代表氯离子),则一个晶胞中所含的数目是________。
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生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与混合,在含有Zn、Cu等元素的催化剂条件下能合成一种生物质能——甲醇。
(1) 与CO互为等电子体的物质的化学式是________。
(2) CO2分子中碳原子的杂化类型是________杂化。
(3) 按电子排布Zn在元素周期表中属于________区,
其晶体属于六方最密堆积,它的配位数是________。
(4) Cu的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示。(空心球代表氯离子),则一个晶胞中所含的数目是________。
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二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:
甲醇合成反应:
(ⅰ)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1=-90.1 kJ·mol-1
(ⅱ)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0 kJ·mol-1
水煤气变换反应:
(ⅲ)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反应:
(ⅳ)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4=-24.5 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是____________________________________________(以化学方程式表示)。
(2)分析二甲醚合成反应(ⅳ)对于CO转化率的影响
________________________________________________________________________。
(3)有研究者在催化剂(含CuZnAlO和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是_________________________________________________。
(4)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为__________
_____________________,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生________________个电子的电量;该电池的理论输出电压为1.20 V,能量密度E=_______________(列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kW·h=3.6×106 J)。
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生物质资源是一种污染小的可再生能源,可由其制得多种化工原料,如甲醛、甲醇和二甲醚等。
(1)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)﹦2CO2(g)+4H2O(g) △H=-1275.6KJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0KJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式_________。
(2)由生物质能获得的CO和H2,可以合成多种有机物.当CO和H2以物质的量之比1:1进行催化反应,其原子利用率达100%,合成的物质可能是_________
a.汽油 b.甲醇 c.甲醛 d.乙酸
(3)工业上合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-90.8kJ/mol。
①下列对该反应的有关说法不正确的是_________
A.当v(CO)= 2v(H2)时,该反应处于平衡状态
B.恒温恒压下,容器内气体的密度不再改变时,表明反应达到平衡状态
C.在原平衡体系中充入一定量的氦气,平衡可能发生移动
d.恒温恒压下,改变反应物的投入量,△H的值不发生变化
e.温度一定时,缩小容器的体积,平衡将向右移动,c(CO)将变大
②若在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
反应物投入量 | 1molCO、2molH2 | 1mol CH3OH | 2molCO、4molH2 |
CH3OH的浓度(mol/L) | c1 | c2 | c3 |
反应的能量变化 | 放出Q1 kJ | 吸收Q2 kJ | 放出Q3 kJ |
平衡常数 | K1 | K2 | K3 |
反应物转化率 | α 1 | α 2 | α 3 |
下列判断正确的是_________。
a.c3>2c1=2c2
b.Q1+Q2=90.8 Q3=2Q1
C.K1=K2=K3
D.a2+a3<100%
(4)CO和H2催化合成二甲醚的反应为:3H2(g)+3CO(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g),一定温度下,在1L密闭容器中充入3molH2和3molCO进行反应,若用po表示该体系开始时的总压强,p表示平衡时的总压强,则平衡时CO的转化率为_________(用po、p的式子表示)
(5)如图为绿色电源“直接二甲醚燃料电池”工作原理示意图,b电极是_________极,a电极的反应式为_________。
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二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:
甲醇合成反应:
(i)CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) △H1 = -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)2 CH3OH(g) = CH3OCH3(g) + H2O(g) △H4 = -24.5kJ?mol-1
回答下列问题:
(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是________(以化学方程式表示)。
(2)分析二甲醚合成反应(iV)对于CO转化率的影响________。
(3)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,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响________。
(4)有研究者在催化剂(含Cu—Zn—Al—O和Al2O3)、压强为5.0MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是________。
(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度等于甲醇直接燃料电池(5.93kW?h?kg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为________,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生________个电子的能量;该电池的理论输出电压为1.20V,能量密度E = ________(列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kW?h = 3.6×106J)。
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