由煤制合成气（组成为H2、CO和CO2）制备甲醇或二甲醚是我国保障能源安全战略的重要措施。...

由煤制合成气（组成为H2、CO和CO2）制备甲醇或二甲醚是我国保障能源安全战略的重要措施。

（1）以澄清石灰水、无水硫酸铜、浓硫酸、灼热氧化铜为试剂检验合成气中含有H2、CO和CO2三种气体，所选用试剂及使用顺序为_______________________。

（2）制备甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)主要过程包括以下四个反应：

①由H2 和CO可直接制备二甲醚：2CO(g)+ 4H2(g)==CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=_____________。

分析上述反应（均可逆），二甲醚合成反应对于CO转化率的影响是_____________（填“增大”“ 减小”或“无影响”），其理由是______________________。

②有研究者用Cu -Zn –Al和Al2O3作催化剂。在压强为5.0Mpa的条件下，由合成气[=2]直接副备二甲醚，结果如图所示。

290℃时二甲醚的选择性(选择性=×100% 10)为97.8%，则290 ℃时二甲醚的产率为_______________________。

（3）在一个固定容积的密闭容器中，发生水煤气变换反应。

①下列各项能判断该反应已达到化学平衡状态的是________________（填字母）。

a.容器中压强不变　　　　　 b. ΔH不变　　　　　 c.V正(H2 )=v逆(CO)　　　　 d.CO的质量分数不变

②温度为850℃时，该反应的平衡常数K=1，反应过程中各物质的浓度变化如下表：

0~4 min时，H2O(g)的转化率=______。表中4~5 min之间数值发生变化，可能的原因是___________

（填字母）。

a增加水蒸气　　　　 b.降低温度　　　　 c.使用催化剂　　　　　 d.增加氢气浓度

高三化学填空题困难题查看答案及解析

发展以煤制乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烃，部分替代石油化工产品的道路是我国保障能源安全战略的重要措施。间接法是先由煤制合成气（组成为H2、CO和少最的CO2)制备甲醇或二甲醚（CH3OCH3),其主要过程包括以下四个反应：

甲醇合成反应：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　　 △H1=-90.1 kJ•mol-1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H2=-49.0kJ•mol-1

水煤气变换反应：

③CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2(g)　　　 △H3=-41.1kJ•mol-1

二甲醚合成反应：

④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4=-24.5kJ•mol-1

回答下列问题：

(1)分析上述反应（均可逆），发生反应④对于CO转化率的影响是_______（填“增大”、“减小”或“无影响”，其理由是__________。

(2)在二个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生上述二甲醚合成反应④。实验数据见下表：

①387℃时，反应④的化学平衡常数K=__________。

②达到平衡时，容器b中CH3OH的转化率为________。

③达到平衡时，容器c中CH3OCH3的体积分数为________。

(3)由H2和CO可直接制备二甲醚：2CO2(g)＋4H2(g)=CH3OCH(g)＋H2O(g)    ΔH＝__________；为提高反应物的转化率，根据化学反应原理，理论上应采取的措施是________(填序号)。

A.高温高压　　 B.低温低压　　 C.高温低压　　 D.低温高压

(4)有研究者用Cu-Zn-Al和Al2O3作催化剂,压强为5.0 MPa的条件下，由合成气[=2]直接制备二甲醚，结果如下图所示.已知:选择性=×100%。则有图可知二甲醚的选择性达最大值时对应的温度是____________。

(5)2016年，我国的两个科研团队在合成气直接制备低碳烯烃(nCO+2nH2CnH2n+nH2O)的研究中连续取得重大突破，论文分别发表在《德国应用化学》（2016.03.16）、《Nature》（2016.10.06）杂志上。=2时，前者在400℃，1MPa的条件下，CO转化率为11%，低碳烯烃选择性达74%；后者在250℃，0.1～0.5MPa的条件下，CO转化率为31.8%，低碳烯烃选择性为60.8%，则其中低碳烯烃的产率较大者的值为_________。

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荆门天茂实业集团为新能源领域的先行者，在中南地区拥有最大的甲醇装置并已建成年产50万吨二甲醚装置。由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，涉及如下反应。

甲醇合成反应：（i）CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.1kJ•mol-1

二甲醚合成反应：（ii）2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.9kJ•mol-1

（iii）2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)△H3=-29.1kJ•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。工业上以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）　　　　　　 　　　 、　　　　　　 　　　 、2Al(OH)3 Al2O3 +3H2O。

（2）一定温度时，反应（i）的平衡常数数值Kp = 4.80×10-2，向容器中充入2 mol H2和1 molCO，反应（i）达平衡状态时，甲醇的分压p(CH3OH)=24.0 kPa，则平衡时，混合气体中CH3OH的物质的量分数为__________(Kp是用平衡分压代替平衡浓度所得的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

（3）二甲醚合成反应过程中两反应能量变化如图所示：

①反应速率较大的是__________（填序号 “ ii”、“ iii”），说明原因　　　　　　　　　　　　 。

②若在容器中加入催化剂，则E2 - E1将__________（填“变大”、“不变”或“变小”）。

（4）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　　　　　　　 　　　 。

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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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高三化学解答题中等难度题查看答案及解析

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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二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向。

（1）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－181.6 kJ·mol－1；

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－24.5 kJ·mol－1。

写出CO2(g)和H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式：________________________________________________________________________。

（2）在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下，将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的密闭容器中，5 min后反应达到平衡状态，则0～5 min内的平均反应速率v(CH3OCH3)＝______________________________；KA、KB、KC三者之间的大小关系为______________________________。

（3）若2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－204.7 kJ·mol－1在恒温恒压下进行，以下叙述能说明该反应达到平衡状态的是________(填序号)。

A．CO和H2的物质的量浓度之比是1∶2　

B．CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率的2倍

C．容器中混合气体的体积保持不变　

D．容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变

E．容器中混合气体的密度保持不变

（4）如图P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1 mol CH3OH(g)和2 mol H2O(g)，向B容器中充入1.2 mol CH3OH(g)和2.4 mol H2O(g)，两容器分别发生反应CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)。已知起始时容器A和B的体积均为a L，反应达到平衡时容器B的体积为1.5a L，容器B中CH3OH转化率为________；维持其他条件不变，若打开K一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为________L(连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响)。

（5）CO2溶于水形成H2CO3。已知常温下H2CO3的电离平衡常数为K1＝4.4×10－7、K2＝4.7×10－11，NH3·H2O的电离平衡常数为K＝1.75×10－5。常温下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，NH4HCO3溶液显________(填“酸性”“中性”或“碱性”)；请计算反应NH＋HCO＋H2ONH3·H2O＋H2CO3的平衡常数K＝________________________________________________________________________。

（6）工业上采用电化学还原CO2是一种使CO2资源化利用的方法，如图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)，下列说法正确的是____________。

A．Zn与电源的负极相连

B．ZnC2O4在交换膜右侧生成

C．电解的总反应式为2CO2＋ZnZnC2O4

D．通入11.2 L CO2，转移0.5 mol电子

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二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向。

（1）CO2的电子式是　　　　　　　　　 ，所含化学键的类型是　　　　　　　　　　 。

（2）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　　 △H1＝－49.1 kJ·mol－1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　　　　 △H2＝－24.5 kJ·mol－1

①写出CO2(g)和H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式　　　　　　　　　　　　　 。

②一定条件下，上述合成二甲醚的的反应达到平衡状态后，若改变反应的某个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是（只有一个选项符合题意）　　　　　　 （填字母代号）。

a．逆反应速率先增大后减小

b．H2的转化率增大

c．CO2的体积百分含量减小

d．容器中c(H2)/c(CO2)的值减小

③在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如右图所示。T1温度下，将6 molCO2和12 molH2充入2 L的密闭容器中，5 min后反应达到平衡状态，则0~5 min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=　　　　　　　　 ；KA、KB 、KC三者之间的大小关系为　　　　　　　　　　　　 。

（3）CO2溶于水形成H2CO3。已知常温下H2CO3的电离平衡常数K1=4.4×10-7，K2=4.7×10-11，NH3·H2O的电离平衡常数K=1.75×10-5。常温下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，NH4HCO3溶液显　　　　　　 ；（填“酸性”、“中性”或“碱性”）；请计算反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=　　　　　　 。

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(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。

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(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。

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