二甲醚(CH3OCH3)是一種新型能源,它清潔、高效.工業(yè)合成氨時可聯(lián)產(chǎn)二甲醚,一定條件下,在容積固定的密閉設(shè)備中發(fā)生反應(yīng):2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g);△H<0.
(1)若其它條件不變,升高反應(yīng)設(shè)備的溫度,H2的轉(zhuǎn)化率
減少
減少
(填“增大”、“減少”、“不變”);若不改變反應(yīng)設(shè)備的溫度、不增大設(shè)備的壓強(qiáng),能提高二甲醚產(chǎn)率的措施有(寫一條)
及時分離出二甲醚或水
及時分離出二甲醚或水
;
(2)相同溫度下,在兩個設(shè)備中進(jìn)行上述反應(yīng),某時刻設(shè)備中各氣態(tài)物質(zhì)的濃度及正逆反應(yīng)速率關(guān)系如下表所示.
①判斷設(shè)備 I中的反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)
(填“是”或“否”),該溫度下的平衡常數(shù)K=
1
1
;
②推測表中空格處v(正)與v(逆)的關(guān)系,并寫出推測過程)
該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.0,而設(shè)備 II中Qc=c(CH3OCH3)?c3(H2O)/c2(CO2)?c6(H2
=1.0×10-4×(2.0×10-43/(2.0×10-22(1.0×10-26
=2.0,∴Qc>K,反應(yīng)正在向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,v(正)<v(逆)
該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.0,而設(shè)備 II中Qc=c(CH3OCH3)?c3(H2O)/c2(CO2)?c6(H2
=1.0×10-4×(2.0×10-43/(2.0×10-22(1.0×10-26
=2.0,∴Qc>K,反應(yīng)正在向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,v(正)<v(逆)
;
(3)若起始時CO2和H2的物質(zhì)的量比為1:3,某一時刻從上述正在進(jìn)行的反應(yīng)設(shè)備中分離走H2和H2O,得到CO2(g)和CH3OCH3(g)的混合物.測算出該混合物中C、O兩原子的物質(zhì)的量比n(C):n(O)=1:x,畫出以x為橫坐標(biāo)、上述反應(yīng)中H2(g)的轉(zhuǎn)化率為縱坐標(biāo)的
的圖象(直線).
分析:(1)升高溫度化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行,根據(jù)平衡移動原理來判斷提高二甲醚產(chǎn)率的措施;
(2)①平衡狀態(tài)的標(biāo)志是:正逆反應(yīng)速率相等,根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式來計算平衡常數(shù);
②根據(jù)任意態(tài)的濃度熵和平衡常數(shù)的關(guān)系來判斷是否是平衡狀態(tài)以及反應(yīng)的移動方向;
(3)根據(jù)物質(zhì)的分子構(gòu)成以及物質(zhì)成分結(jié)合化學(xué)平衡移動來畫圖.
解答:解:(1)若其它條件不變,升高反應(yīng)設(shè)備的溫度,平衡逆向移動,所以氫氣的轉(zhuǎn)化率減小減少,若不改變反應(yīng)設(shè)備的溫度、不增大設(shè)備的壓強(qiáng),提高二甲醚產(chǎn)率即平衡正向移動的方法是減少生成物的濃度,即,及時分離出二甲醚或水,故答案為:減少;及時分離出二甲醚或水;
(2)①設(shè)備I中正逆反應(yīng)速率相等的狀態(tài)是平衡狀態(tài),根據(jù)平衡常數(shù)K=
[CH3OCH3]?[H2O]3
[CO2]2?[H2]6
=
(1×10-4)4
(1×10-2)8
=1,故答案為:是;K=1;
②因為該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.0,而設(shè)備 II中Qc=c(CH3OCH3)?c3(H2O)/c2(CO2)?c6(H2)=1.0×10-4×(2.0×10-43/(2.0×10-22(1.0×10-26=2.0,所以Qc>K,反應(yīng)正在向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,v(正)<v(逆),故答案為:因為該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.0,而設(shè)備 II中Qc=c(CH3OCH3)?c3(H2O)/c2(CO2)?c6(H2)=1.0×10-4×(2.0×10-43/(2.0×10-22(1.0×10-26=2.0,所以Qc>K,反應(yīng)正在向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,v(正)<v(逆);
(3)根據(jù)二氧化碳和乙醚的分子式中碳原子和氧原子的分子構(gòu)成:二氧化碳中n(C):n(O)=1:2,乙醚中n(C):n(O)=2:1,當(dāng)x=0.5時,則n(C):n(O)=2:1,此時物質(zhì)的組成只有乙醚,所以二氧化碳消耗完畢,此時氫氣的轉(zhuǎn)化率是100%,當(dāng)x=2是,則物質(zhì)的組成是二氧化碳,反應(yīng)剛開始,所以氫氣的轉(zhuǎn)化率為0,即,故答案為:
點評:本題綜合性較強(qiáng),難度很大,要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

二甲醚是一種重要的清潔燃料.工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物(水煤氣)合成二甲醚.主要的三步反應(yīng)如下:
①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g);△H=-91.8kJ?mol
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g);△H=-23.5kJ?mol
②CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g);△H=-41.3kJ?mol
回答下列問題:
(2)水煤氣合成二甲醚三步反應(yīng)總的熱化學(xué)方程式為:
 

(3)-定條件下的密閉容器中,該總反應(yīng)達(dá)到平衡后,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,下列措施中可以采取的是
 
 (填字母代號).
a.升高溫度; b.降低溫度; c.增大壓強(qiáng); d.減小壓強(qiáng);
e.縮小體積;f.增大CO的濃度;g.增大CO2的濃度
(3)某溫度下,將一定里的CH3OH加入密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g),
經(jīng)20min反應(yīng)達(dá)到平衡,此時測得c(CH3OH)=0.56mol?L;c(H2O)=0.72mol?L-1
①達(dá)平衡時,c(CH3OCH3)=
 
該時間段內(nèi)反應(yīng)逨率v(CH3OH)=
 
.開始加入的CH3OH濃度c(CH3OH)=
 

②在相同的條件下,若起始濃度的數(shù)值如下表所示
 物質(zhì)  CH3OH  CH3OCH3  H2O
 濃度/(mol?L-1  0.28  0.86  0.86
則該反應(yīng)正、逆反應(yīng)速率(v、v)隨時間(<)變化的曲線是下列圖中的:
 
平衡時CH3OCH在混合物中的體積百分含量是
 

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科目:高中化學(xué) 來源:2011-2012學(xué)年江蘇省無錫市高三上學(xué)期期末考試化學(xué)試卷 題型:填空題

(14分)二甲醚(CH3OCH。)和甲醇(CH3OH)被稱為21世紀(jì)的新型燃料,具有清潔、高效等優(yōu)良的性能。以CH4和H2O為原料制備二甲醚和甲醇的工業(yè)流程如下:

    (1)催化反應(yīng)室B中CO與H2合成二甲醚的化學(xué)方程式為           .

    (2)催化反應(yīng)室A中發(fā)生的反應(yīng)為:

    CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……(I)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)……(Ⅱ)催化反應(yīng)室C中發(fā)生的反應(yīng)為:

    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%,試求反應(yīng)(Ⅳ)的原子利用率為        。

    ②反應(yīng)(Ⅳ)的△S         0(填“>”、“=”或“<”)。

    ③在壓強(qiáng)為5MPa,體積為VL的反應(yīng)室c中,amol CO與20mol H2在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)(Ⅲ)生成甲醇,CO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如右圖。則該反應(yīng)的△H      0(填“>”、“=”或“<”)。300℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=         (用含字母的代數(shù)式表示)。

   

(3)我國某科研所提供一種堿性“直接二甲醚燃料電池”。

    該燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為:

    CH3OCH3一12e+16OH=2CO2-3+11H2O。有人提出了一種利用氯堿工業(yè)產(chǎn)品治理含二氧化硫(體積分?jǐn)?shù)為x)廢氣的方法如下:

    ①將含SO2的廢氣通人電解飽和食鹽水所得溶液中,得NaHSO3溶液;

    ②將電解飽和食鹽水所得氣體反應(yīng)后制得鹽酸;

    ③將鹽酸加入NaHSO3溶液中得SO2氣體回收。

    用上述堿性“直接二甲醚燃料電池”電解食鹽水來處理標(biāo)準(zhǔn)狀況下VL的廢氣,計算消耗二甲醚的質(zhì)量。

 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(14分)二甲醚(CH3OCH。)和甲醇(CH3OH)被稱為21世紀(jì)的新型燃料,具有清潔、高效等優(yōu)良的性能。以CH4和H2O為原料制備二甲醚和甲醇的工業(yè)流程如下:

    (1)催化反應(yīng)室B中CO與H2合成二甲醚的化學(xué)方程式為           .

    (2)催化反應(yīng)室A中發(fā)生的反應(yīng)為:

    CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……(I)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)……(Ⅱ)催化反應(yīng)室C中發(fā)生的反應(yīng)為:

    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%,試求反應(yīng)(Ⅳ)的原子利用率為        。

    ②反應(yīng)(Ⅳ)的△S         0(填“>”、“=”或“<”)。

    ③在壓強(qiáng)為5MPa,體積為VL的反應(yīng)室c中,amol CO與20mol H2在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)(Ⅲ)生成甲醇,CO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如右圖。則該反應(yīng)的△H     0(填“>”、“=”或“<”)。300℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=        (用含字母的代數(shù)式表示)。

   

(3)我國某科研所提供一種堿性“直接二甲醚燃料電池”。

    該燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為:

    CH3OCH3一12e+16OH=2CO2-3+11H2O。有人提出了一種利用氯堿工業(yè)產(chǎn)品治理含二氧化硫(體積分?jǐn)?shù)為x)廢氣的方法如下:

    ①將含SO2的廢氣通人電解飽和食鹽水所得溶液中,得NaHSO3溶液;

    ②將電解飽和食鹽水所得氣體反應(yīng)后制得鹽酸;

    ③將鹽酸加入NaHSO3溶液中得SO2氣體回收。

    用上述堿性“直接二甲醚燃料電池”電解食鹽水來處理標(biāo)準(zhǔn)狀況下VL的廢氣,計算消耗二甲醚的質(zhì)量。

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2012屆江蘇省無錫市高三上學(xué)期期末考試化學(xué)試卷 題型:填空題

(14分)二甲醚(CH3OCH。)和甲醇(CH3OH)被稱為21世紀(jì)的新型燃料,具有清潔、高效等優(yōu)良的性能。以CH4和H2O為原料制備二甲醚和甲醇的工業(yè)流程如下:

(1)催化反應(yīng)室B中CO與H2合成二甲醚的化學(xué)方程式為          .
(2)催化反應(yīng)室A中發(fā)生的反應(yīng)為:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……(I)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)……(Ⅱ)催化反應(yīng)室C中發(fā)生的反應(yīng)為:
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%,試求反應(yīng)(Ⅳ)的原子利用率為       
②反應(yīng)(Ⅳ)的△S         0(填“>”、“=”或“<”)。
③在壓強(qiáng)為5MPa,體積為VL的反應(yīng)室c中,amol CO與20mol H2在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)(Ⅲ)生成甲醇,CO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如右圖。則該反應(yīng)的△H     0(填“>”、“=”或“<”)。300℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=         (用含字母的代數(shù)式表示)。

(3)我國某科研所提供一種堿性“直接二甲醚燃料電池”。
該燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為:
CH3OCH3一12e+16OH=2CO2-3+11H2O。有人提出了一種利用氯堿工業(yè)產(chǎn)品治理含二氧化硫(體積分?jǐn)?shù)為x)廢氣的方法如下:
①將含SO2的廢氣通人電解飽和食鹽水所得溶液中,得NaHSO3溶液;
②將電解飽和食鹽水所得氣體反應(yīng)后制得鹽酸;
③將鹽酸加入NaHSO3溶液中得SO2氣體回收。
用上述堿性“直接二甲醚燃料電池”電解食鹽水來處理標(biāo)準(zhǔn)狀況下VL的廢氣,計算消耗二甲醚的質(zhì)量。

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