【題目】二甲醚(DME)被譽(yù)為“21世紀(jì)的清潔燃料”。由合成氣制備二甲醚的主要原理如下:

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

② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=-23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H 3=-41.2kJ·mol-1

回答下列問(wèn)題:

(1)反應(yīng)3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) △H____kJ·mol-1。

下列措施中,能提高CH3OCH3產(chǎn)率的有____。

A.使用合適的催化劑 B.升高溫度 C.增大壓強(qiáng)

(2)將合成氣以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反應(yīng)器中,一定條件下發(fā)生反應(yīng):4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H,其CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)變化關(guān)系如圖1所示,下列說(shuō)法正確的是____。

A.△H < 0

B.P1<P2<P3

C.若在P3和316℃時(shí),起始n(H2)/n(CO)=3,則達(dá)到平衡時(shí),CO轉(zhuǎn)化率小于50%

(3)采用一種新型的催化劑(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制備二甲醚。觀察圖2回答問(wèn)題。催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為____時(shí)最有利于二甲醚的合成。

(4)圖3為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖,b電極的電極反應(yīng)式為____。

(5)甲醇液相脫水法制二甲醚的原理是:

CH3OH +H2SO4 → CH3HSO4+H2O,

CH3 HSO4+CH3OH → CH3OCH3+H2SO4。

與合成氣制備二甲醚比較,該工藝的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)溫度低,轉(zhuǎn)化率高,其缺點(diǎn)是____。

【答案】 -246.1 C A 2.0 O2+4e-+4H+=2H2O H2SO4腐蝕設(shè)備或有硫酸廢液產(chǎn)生

【解析】分析:本題考查蓋斯定律的運(yùn)用,圖像的分析處理,電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)和化工原理的分析。

(1)根據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到提高CH3OCH3產(chǎn)率,則平衡正向移動(dòng),根據(jù)影響平衡的因素分析;
(2)A.根據(jù)溫度對(duì)CO的轉(zhuǎn)化率的影響分析;
B.該反應(yīng)正方向?yàn)轶w積減小的方向,根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)CO轉(zhuǎn)化率的影響分析;
C.若在P3和316℃時(shí),起始n(H2)/n(CO)=3,則增大了氫氣的量;
(3)根據(jù)圖中生成二甲醚的最大值分析;
(4)酸性條件下,正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng);
(5)根據(jù)硫酸的性質(zhì)分析。

1)根據(jù)蓋斯定律,通過(guò)①×2++③可得反應(yīng)

3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)H-246.1kJ·mol-1。

根據(jù)該反應(yīng)特點(diǎn),下列措施中,A.使用合適的催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng);B.升高溫度,平衡左移。C.增大壓強(qiáng),平衡右移。故能提高CH3OCH3產(chǎn)率的有C。

因此,本題正確答案是-246.1 ; C
(2)A.由圖可以知道隨溫度升高,CO的轉(zhuǎn)化率降低,說(shuō)明升高溫度平衡逆移,則正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng),故△H < 0,所以A選項(xiàng)是正確的;
B.該反應(yīng)正方向?yàn)轶w積減小的方向,增大壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率增大,所以P1>P2>P3 ,B錯(cuò)誤;

若在P3和316℃時(shí),起始n(H2)/n(CO)=3,則增大了氫氣的量,增大氫氣的濃度,平衡正移,CO的轉(zhuǎn)化率增大,所以CO轉(zhuǎn)化率大于50%,C錯(cuò)誤
因此,本題正確答案是:A;
(3)觀察圖2可知催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2時(shí),二甲醚的選擇性最高。

因此,本題正確答案是:2;

(4)從圖3中看出,b電極是氫離子流向的一極,應(yīng)該是正極,得電子,氧氣要在此極上得到電子,根據(jù)電荷守恒,電極反應(yīng)式為 O2+4e-+4H+=2H2O。

因此,本題正確答案是: O2+4e-+4H+=2H2O。

(5)該反應(yīng)有硫酸參加,因?yàn)榱蛩崾菑?qiáng)酸,具有較強(qiáng)的腐蝕性,能腐蝕設(shè)備;
因此,本題正確答案是:H2SO4腐蝕設(shè)備或有硫酸廢液產(chǎn)生。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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1)將準(zhǔn)確稱取的4.3 g燒堿樣品配成250 mL待測(cè)液,需要的主要儀器除量筒、燒杯、玻璃棒外,還必須用到的儀器有______________________

2)取10.00 mL待測(cè)液,用_____________式滴定管量取。

3)用0.200 0 mol·L1標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定待測(cè)燒堿溶液,滴定時(shí)左手旋轉(zhuǎn)酸式滴定管的玻璃活塞,右手不停地?fù)u動(dòng)錐形瓶,兩眼注視_____________,直到滴定終點(diǎn)。

4)根據(jù)下列數(shù)據(jù),燒堿的純度為_____________(以百分?jǐn)?shù)表示,小數(shù)點(diǎn)后保留兩位)。

滴定次數(shù)

待測(cè)體積(mL)

標(biāo)準(zhǔn)鹽酸體積(mL)

滴定前讀數(shù)(mL)

滴定后讀數(shù)(mL)

第一次

10.00

0.50

20.40

第二次

10.00

4.00

24.10

5)以標(biāo)準(zhǔn)的鹽酸滴定未知濃度的氫氧化鈉溶液為例,判斷下列操作引起的誤差(偏大”“偏小”“無(wú)影響無(wú)法判斷”)

①讀數(shù):滴定前平視,滴定后俯視_____________

②用待測(cè)液潤(rùn)洗錐形瓶_____________;

③滴定接近終點(diǎn)時(shí),用少量蒸餾水沖洗錐形瓶?jī)?nèi)壁__________________________

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A.能表明I的還原性弱于SO2的現(xiàn)象是B中藍(lán)色溶液褪色

B.裝置C的作用是吸收SO2尾氣,防止污染空氣

C.為了驗(yàn)證A中發(fā)生了氧化還原反應(yīng),加入KMnO4溶液,紫紅色褪去

D.為了驗(yàn)證A中發(fā)生了氧化還原反應(yīng),加入用稀鹽酸酸化的BaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀

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(4)收集裝置E中的吸收液,加水稀釋至250 mL,量取其中的25.00 mL于錐形瓶中, 4.0×lO-5molL-1Na2SO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,消耗Na2SO3標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL,反應(yīng)原理是 S02-+Mn04-+H+→S042-+Mn2++H20(未配平)通過(guò)計(jì)算判斷該樣品是否合格(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)_______

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(1)每個(gè)晶胞實(shí)際含有________個(gè)Ca2________個(gè)F。

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A. 電池的負(fù)極反應(yīng)為BH4+2H2O8e=BO2+8H+

B. 放電時(shí),每轉(zhuǎn)移2mol電子,理論上需要消耗9.5gNaBH4

C. 電池放電時(shí)Na+b極區(qū)移向a極區(qū)

D. 電極a采用MnO2MnO2既作電極材料又有催化作用

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