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二甲醚又称甲醚,简称DME,熔点-141.5 ℃,沸点-24.9 ℃,与石油液化气(LPG)相似,被誉为“21世纪的清洁燃料”。制备原理如下:

Ⅰ.由天然气催化制备二甲醚:

①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)    △H1

Ⅱ.由合成气制备二甲醚:

②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)       △H2=-90.7 kJ·mol-1

③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+ H2O(g)    △H3

回答下列问题:

(1)若甲烷和二甲醚的燃烧热分别是890.3 kJ·mol-1、1453.0 kJ·mol-1;1mol 液态水变为气态水要吸收44.0kJ的热量。反应③中的相关的化学健键能数据如表:

化学键

H-H

C-O

H-O(水)

H-O(醇)

C-H

E/(kJ • mol-1)

436

343

465

453

413

则△H1=_________kJ·mol-1     △H3=_________ kJ·mol-1

(2)反应③的化学平衡常数表达式为______________。制备原理Ⅰ中,在恒温、恒容的密闭容器中合成,将气体按n(CH4):n(O2)=2:1混合,能正确反映反应①中CH4 的体积分数随温度变化的曲线是_________________。下列能表明反应①达到化学平衡状态的是_______________。

a.混合气体的密度不变

b.反应容器中二甲醚的百分含量不变

c.反应物的反应速率与生成物的反应速率之比等于化学计量数之比

d.混合气体的压强不变

(3)有人模拟制备原理Ⅱ,在500 K时的2 L的密闭容器中充入2mol CO和6 molH2,8 min达到平衡,平衡使CO的转化率为80%,c(CH3OCH3)=0.3 mol·L-1,用H2表示反应②的速率是__________;可逆反应③的平衡常数K3=_________。若在500K时,测得容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3),此时反应③v(正)___v(逆),说明原因____________________。

高三化学综合题中等难度题

少年,再来一题如何?
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