二甲醚是一种重要的清洁燃料。合成二甲醚是解决能源危机的研究方向之一。
(1)用CO2和H2可以合成二甲醚(CH3OCH3)
已知:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1=-90.1kJ/mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2=-41.1kJ/mol
2 CH3OH(g) = CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-24.5kJ/mol
则反应2CO2(g)+6H2(g)= CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=________。
(2)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池可以提升能量利用率。利用二甲醚酸性介质燃料电池电解200mL饱和食盐水(惰性电极),电解一段时间后,阴极收集到标况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)
①二甲醚燃料电池的正极反应式为_____________,负极反应式为___________。
②请写出电解食盐水的化学方程式_______________________。
③电解后溶液的pH=_________,理论上消耗二甲醚的质量为___________(保留一位小数)。
高三化学填空题中等难度题
(17分)二甲醚是一种重要的清洁燃料。合成二甲醚是解决能源危机的研究方向之一。
(1)用CO2和H2可以合成二甲醚(CH3OCH3)
(2)已知在一定温度下,以下三个反应的平衡常数为k1、k2、k3:
(3)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池可以提升能量利用率。利用二甲醚酸性介质燃料电池电解100mL 1mo1的食盐水(惰性电极),电解一段时间后,收集到标况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)
①二甲醚燃料电池的负极反应式为_____________。
②电解后溶液的PH=_________________________
(4)工业合成氨的反应为:mol-1
已知合成氨反应在某温度下2L的密闭绝热容器中进行,测得数据如下表:
根据表中数据计算:
①0 min~1 min内N2的平均反应速率为_________
②该条件下反应的平衡常数k=________(保留两位小数)
③反应达到平衡后,若往平衡体系中再加入N2、H2、NH3各1mol,化学平衡向_______(填“正向”、“逆向”或“不移动”),该反应的平衡常数k___________(填“变大”“减小”或“不变”)
(5)常温下,将0.2molHCOOH和0.1molNaOH溶液等体积混合,所得溶液的PH<7,说明HCOOH的电离程度____________HCOONa的水解程度(填“大于”或“小于”)。该溶液中[HCOOH]-[OH-]+[H+]=______mol
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二甲醚是一种重要的清洁燃料。合成二甲醚是解决能源危机的研究方向之一。
(1)用CO2和H2可以合成二甲醚(CH3OCH3)
已知:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1=-90.1kJ/mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2=-41.1kJ/mol
2 CH3OH(g) = CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-24.5kJ/mol
则反应2CO2(g)+6H2(g)= CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=________。
(2)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池可以提升能量利用率。利用二甲醚酸性介质燃料电池电解200mL饱和食盐水(惰性电极),电解一段时间后,阴极收集到标况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)
①二甲醚燃料电池的正极反应式为_____________,负极反应式为___________。
②请写出电解食盐水的化学方程式_______________________。
③电解后溶液的pH=_________,理论上消耗二甲醚的质量为___________(保留一位小数)。
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二甲醚(CH3OCH3,沸点为-24.9℃)被称为21世纪的新型能源。科学家利用太阳能分解水生成的氢气与从烟道气中分离出的CO2在催化剂作用下合成二甲醚,并开发出直接以二甲醚为燃料的燃料电池。其合成流程如下:
(1)已知:CH3OCH3(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为:△H= -1455.0kJ·mol-1、△H= -285.8 kJ·mol-1。写出以CO2、H2合成CH3OCH3的热化学方程式:________;
(2)15~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作CO2吸收剂。写出吸收CO2反应的化学方程式________;
(3)一定条件下用CO2和H2合成二甲醚,反应物气流量对CO2的转化率、二甲醚的选择性(是指转化生成二甲醚的碳占已转化碳的比例)影响结果如图1所示,当控制气流量为28mL· min-1时,则生成0.3mol二甲醚需要通入CO2的物质的量为________;
图1 图2
(4)图2为二甲醚燃料电池示意图。
①a电极的电极反应式为________;
②若以1.12 L·min-l(标准状况)的速率向该电池中通入二甲醚,用该电池电解50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液,通电0.50 min后,计算理论上可析出金属铜的质量为。
高三化学填空题极难题查看答案及解析
二甲醚(CH3OCH3,沸点为-24.9℃)被称为21世纪的新型能源。科学家利用太阳能分解水生成的氢气与从烟道气中分离出的CO2在催化剂作用下合成二甲醚,并开发出直接以二甲醚为燃料的燃料电池。其合成流程如下:
(1)已知:CH3OCH3(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为:△H= -1455.0kJ·mol-1、△H= -285.8 kJ·mol-1。写出以CO2、H2合成CH3OCH3的热化学方程式:________;
(2)15~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作CO2吸收剂。写出吸收CO2反应的化学方程式________;
(3)一定条件下用CO2和H2合成二甲醚,反应物气流量对CO2的转化率、二甲醚的选择性(是指转化生成二甲醚的碳占已转化碳的比例)影响结果如图1所示,当控制气流量为28mL· min-1时,则生成0.3mol二甲醚需要通入CO2的物质的量为________;
图1 图2
(4)图2为二甲醚燃料电池示意图。
①a电极的电极反应式为________;
②若以1.12 L·min-l(标准状况)的速率向该电池中通入二甲醚,用该电池电解50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液,通电0.50 min后,计算理论上可析出金属铜的质量为。
高三化学填空题极难题查看答案及解析
开发清洁能源是当今化工研究的一个热点问题。二甲醚(CH3OCH3)在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用,工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3。工业制备二甲醚在催化反应室中(压力2.0~10.0Mpa,温度230~280℃)进行下列反应:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-99kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-23.5kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3=-41.2kJ·mol-1
(1)催化反应室中的总反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),计算△H=___。反应原料来自煤的气化。已知该反应的平衡常数表达式为K=,每生成1molH2需要吸收131.3kJ的热量。写出该反应的热化学方程式___。
(2)在该条件下,若反应①的起始浓度分别为:c(CO)=0.6mol·L-1,c(H2)=1.4mol·L-1,8min后达到平衡,CO的转化率为50%,则8min内H2的平均反应速率为___。
(3)在t℃时,反应②的平衡常数为400,此温度下,在1L的密闭容器中加入一定的甲醇,反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下:
物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
c(mol·L-1) | 0.46 | 1.0 | 1.0 |
此时刻v正___v逆(填“>”“<”或“=”),平衡时c(CH3OCH3)的物质的量浓度是___。
(4)在(1)小题中催化反应室的总反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),CO的平衡转化率a(CO)与温度、压强的关系如图所示,图中X代表___(填“温度”或“压强”),且L1___L2(填“>”“<”或“=”)
(5)在催化剂的作用下同时进行三个反应,发现随着起始投料比的改变,二甲醚和甲醇的产率(产物中的碳原子占起始CO中碳原子的百分率)呈现如图的变化趋势。试解释投料比大于1.0之后二甲醚产率和甲醇产率变化的原因:__。
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(8分)二甲醚是一种重要的清洁燃料,有多种合成方法。
方法一:通过CH~OH分子间脱水制得:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H=-23.5 kJ/mol ①
(1)该反应在恒容密闭的容器中进行,能说明反应达到平衡的是_____。(填字母编号)
A.容器中压强不再变化
B.n(CH3OH):nCH3OCH3):n(H2O)=2:1:1
C.c(CH3OH)=c(CH3OCH3)=c(H2O)
D.混合气体中各组分浓度不再变化
E.混合气体的平均相对分子质量不再变化
(2)在T℃时该反应的平衡常数K=5,若在此温度下某时刻测定出该反应中各物质的浓度为c(CH3OH)=0.3 mol/L、c(CH3OCH3)=0.6 mol/L、c(H2O)=0.6mol/L,则此时正、逆反应速率的大小是V(正)____V(逆)。(填“>”、“<”或“=”
(3)3H2(g)+3CO(g)= CH3OCH3+3CO2(g) ∆H=-a kJ/mol ②
该反应在一定条件下的密闭容器中可达到平衡状态(曲线1),若在t0时刻改变一个条件,曲线I变为曲线Ⅱ,改变的条件是_________。(填字母编号)
A.升高温度
B.加入催化剂
C.缩小容器体积
D.增加H2的浓度
E.分离出二甲醚
(4)该反应可以分步进行:
4H2(g)+2CO(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3 ③
CO(g)+H2O(l)=CO2(g)+H2(g) △H4=-bKJ/mol ④
H2O(l)=H2O(g) △H5=+44KJ/mol ⑤
则反应③的焓变△H3=________KJ/mol(用含a、b的代数式表示)
高三化学填空题困难题查看答案及解析
CO和H2均是重要的化工原料,CO2的固定和利用对环境保护及能源开发具有重要的意义。
(1)利用水煤气(CO+H2)作为合成气,在同一容器中,选择双催化剂,经过如下三步反应,最终合成二甲醚(CH3OCH3)。
甲醇合成反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.8kJ·mol-1
水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2=-41.3kJ·mol-1
甲醇脱水反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-23.5kJ·mol-1
写出由CO和H2合成二甲醚气体和水蒸气的热化学方程式____________。
(2)在2L恒容密闭容器中,投入CO(g)和H2(g)各5mol,发生如下反应:
3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) △H<0,CO的转化率α与温度、压强的关系如图所示:
①p1、p2、p3中最大的是________。
②若该反应进行50min时达到平衡,此时CO的转化率α=0.6,则50min内H2的反应速率为____mol·L-1·min-1。
(3)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池具有启动快。效率高等优点,其能量密度高于甲醇燃料电池。其工作原理如图所示。X极附近的酸性______(填“减弱”、“增强”或“不变”),Y电极是_____极,写出X电极上发生的电极反应式__________。若用该二甲醚燃料电池电解饱和食盐水(阳极为石墨电极),当有2.3g燃料被消耗时,阴极产生气体的体积为_____L(标准状况下)
高三化学简答题困难题查看答案及解析
降低大气中C02的含量及有效地开发利用CO2,已引起了全世界的普遍重视。
(1)CO2加氢合成DME(二甲醚)是解决能源危机的研究方向之一。
①2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H= -122.4kJ·mol-1
某温度下,将2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入容积为2L的密闭容器中,反应到达平衡时、改变压强和温度,平衡体系中CH3OCH3(g)的物质分数变化情况如图所示,则p1______p2(填“>”“<”或“=”,下同)。若T1、P1,T3、P3时平衡常数分别为K1、K3,则K1______K3,T1、P1时H2的平衡转化率为____________。
②在恒容密闭容器里按体积比为1:3充入二氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后,下列能说明平衡一定向逆反应方向移动的是______(填序号)。
A. 反应物的浓度增大 B. 混合气体的密度减小
C. 正反应速率小于逆反应速率 D. 氢气的转化率减小
(2)将一定量的CO2气体通入氢氧化钠的溶液中,向所得溶液中边滴加稀盐酸边振荡至过量,产生的气体与盐酸物质的量的关系如图(忽略气体的溶解和HCl的挥发)。请回答:通入1mol HCl时,溶液中所含溶质的化学式_____________,a点溶液中各离子浓度由大到小的关系式为___________________。
(3)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为mol·L-1,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为__________mol·L-1.
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,已引起了全世界的普遍重视
(1)CO2加氢合成DME(二甲醚)是解决能源危机的研究方向之一。
①2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g) △H= -122.4kJ·mol-1
某温度下,将2.0 mol CO2(g) 和6.0 mol H2(g)充入容积为2 L的密闭容器中,反应到达平衡时,改变压强和温度,平衡体系中 CH3OCH3(g) 的物质分数变化情况如图所示,则P1_______P2(填“>”“<”或“=”,下同)。若T1、P1,T3、P3时平衡常数分别为K1、K3,则K1________K3,T1、P1时H2的平衡转化率为______________。
②在恒容密闭容器里按体积比为1∶3充入二氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后,下列能说明平衡一定向逆反应方向移动的是______(填序号)。
A.反应物的浓度增大 B.混合气体的密度减小
C.正反应速率小于逆反应速率 D.氢气的转化率减小
(2)将一定量的CO2气体通入氢氧化钠的溶液中,向所得溶液中边滴加稀盐酸边振荡至过量、产生的气体与加入盐酸物质的量的关系如图(忽略气体的溶解和HCl的挥发)。请回答:当加入HCl 的物质的量为1 mol时,溶液中所含溶质的化学式__________,a点溶液中各离子浓度由大到小的关系式为____________________________________。
(3)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp = 2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若混合前Na2CO3溶液的浓度为2×10-4 mol·L-1,则生成沉淀加入CaCl2溶液的最小浓度为___________ mol·L-1。
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(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。
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