解答题-原理综合题 适中0.65 引用3 组卷229
(1)乙基叔丁基醚(以ETBE表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂。用乙醇与异丁烯(以IB表示)在催化剂HZSM-5催化下合成ETBE,反应的化学方程式为:C2H5OH(g)+IB(g)=ETBE(g) △H。回答下列问题:
反应物被催化剂HZSM-5吸附的顺序与反应历程的关系如图所示,该反应的△H=__________ kJ·mol-1。反应历程的最优途径是________ (填C1、C2或C3)。
(2)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:
反应ⅰ:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-99kJ·mol−1
反应ⅱ:2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5kJ·mol−1
反应ⅲ:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2kJ·mol−1
①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__________ 。
②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:
此时刻v正___ v逆(填“>”“<”或“=”),平衡时c(CH3OCH3)的物质的量浓度是___ 。
③催化反应室的总反应3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g),CO的平衡转化率α(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“=”)。
④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:______________ 。
反应物被催化剂HZSM-5吸附的顺序与反应历程的关系如图所示,该反应的△H=
(2)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:
反应ⅰ:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-99kJ·mol−1
反应ⅱ:2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5kJ·mol−1
反应ⅲ:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2kJ·mol−1
①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
②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 |
③催化反应室的总反应3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g),CO的平衡转化率α(CO)与温度、压强的关系如图所示,图中X代表
④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:
2020·宁夏石嘴山·三模
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二甲醚()是一种洁净液体燃料,工业上以CO和H2为原料生产。工业制备二甲醚在催化反应室中(压强:2.0~10.0 MIPa.温度:230-280℃)
进行下列反应:
反应i:
反应ii:
反应iii:
(1)在该条件下,若反应i的起始浓度分别为,,8min后达到化学平衡状态,CO的转化率为50%,则8min内CO的平均反应速率为______
(2)在t℃时.反应ii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:
此时______ (填“>”“<”或“=”)
(3)催化总反应为:
①______
②CO的平衡转化率(CO)与温度、压强的关系如图I所示.图中X代表______ (填“温度”或“压强”),______ (填“>”“<”或“=)。
(4)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2的变化趋势。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______ 。
(5)二甲醚()空气燃料电池是一种高效、轻污染的车载电池,其工作原理如图3所示。
①燃料电池中的正极是______ (填“c”或“d”)电极。
②c电极的电极反应为______ 。
进行下列反应:
反应i:
反应ii:
反应iii:
(1)在该条件下,若反应i的起始浓度分别为,,8min后达到化学平衡状态,CO的转化率为50%,则8min内CO的平均反应速率为
(2)在t℃时.反应ii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 | |||
0.05 | 2.0 | 2.0 |
(3)催化总反应为:
①
②CO的平衡转化率(CO)与温度、压强的关系如图I所示.图中X代表
(4)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2的变化趋势。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
(5)二甲醚()空气燃料电池是一种高效、轻污染的车载电池,其工作原理如图3所示。
①燃料电池中的正极是
②c电极的电极反应为
如图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:
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=-90.7kJ·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)催化反应室中总反应的热化学方程式为___ 。830℃时反应③的K=1.0,则在催化反应室中反应③的K___ 1.0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)在某温度下,若反应①的起始浓度分别为:c(CO)=1mol/L,c(H2)=2.4mol/L,5min后达到平衡,CO的转化率为50%;若反应物的起始浓度分别为:c(CO)=4mol/L,c(H2)=amol/L,达到平衡后,c(CH3OH)=2mol/L,则a=___ mol/L。
(3)反应②在t℃时的平衡常数为400,此温度下,在0.5L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:
此时刻v正___ v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
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=-90.7kJ·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)催化反应室中总反应的热化学方程式为
(2)在某温度下,若反应①的起始浓度分别为:c(CO)=1mol/L,c(H2)=2.4mol/L,5min后达到平衡,CO的转化率为50%;若反应物的起始浓度分别为:c(CO)=4mol/L,c(H2)=amol/L,达到平衡后,c(CH3OH)=2mol/L,则a=
(3)反应②在t℃时的平衡常数为400,此温度下,在0.5L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) | 0.8 | 1.24 | 1.24 |
此时刻v正
下图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:
I.已知该产业链中某反应的平衡表达式为:K=,它所对应反应的化学方程式为________________ ;
II.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=-90.7kJ•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)催化反应室中总反应的热化学方程式为________________ ,830℃时反应③的K=1.0,则在催化反应室中反应③的K________________ 1.0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)在某温度下,若反应①的起始浓度分别为:c(CO)=1mol/L,c(H2)=2.4mol/L,5min后达到平衡,CO的转化率为50%,若反应物的起始浓度分别为:c(CO)=4mol/L,c(H2)="a" mol/L;达到平衡后,c(CH3OH)=2mol/L,a=________________ mol/L.
(3)反应②在t℃时的平衡常数为400,此温度下,在0.5L的密闭容器中加入一定量的甲醇,反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下:
①此时刻,v正________________ v逆(填“大于”、“小于”或“等于”).
②平衡时二甲醚的物质的量浓度是________________ 。
(4)以二甲醚、空气、KOH溶液为原料,以石墨为电极可直接构成原电池,则该电池的负极反应式为________________ ;若以1.12L•min-1(标准状况)的速率向电池中通入二甲醚,用该电池电解500mL 2mol•L-1CuSO4溶液,通电0.50min后,计算理论上可析出金属铜的质量为________________ 。
I.已知该产业链中某反应的平衡表达式为:K=,它所对应反应的化学方程式为
II.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=-90.7kJ•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)催化反应室中总反应的热化学方程式为
(2)在某温度下,若反应①的起始浓度分别为:c(CO)=1mol/L,c(H2)=2.4mol/L,5min后达到平衡,CO的转化率为50%,若反应物的起始浓度分别为:c(CO)=4mol/L,c(H2)="a" mol/L;达到平衡后,c(CH3OH)=2mol/L,a=
(3)反应②在t℃时的平衡常数为400,此温度下,在0.5L的密闭容器中加入一定量的甲醇,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) | 0.8 | 1.24 | 1.24 |
①此时刻,v正
②平衡时二甲醚的物质的量浓度是
(4)以二甲醚、空气、KOH溶液为原料,以石墨为电极可直接构成原电池,则该电池的负极反应式为
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