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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷263
二甲醚是一种十分重要的化工原料,可用来制杀虫剂、抛光剂、防锈剂、烷基化剂、溶剂等,工业上利用“一步法”合成二甲醚的总反应为2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=—221.51 kJ·mol-1,回答下列问题:
(1)600 °C时,在复合催化剂CuO/ZnO/Al2O3上合成二甲醚的过程如下:
ⅰ.合成气合成甲醇:CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) ΔH1
ⅱ.甲醇脱水生成二甲醚:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=—20.59 kJ·mol-1
ⅲ.水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+ H2(g) ΔH3=—38.7 kJ·mol-1
①ΔH1=___________ kJ·mol-1
②传统合成法将反应i、ii分别在不同的反应器中进行,“一步法”连续发生以上i、ii、iii三步反应,“一步法”的优点是___________
(2)实验室模拟上述“一步法”合成过程,在1 L容器中充入6 molCO和6 mol H2,t h后达到平衡,测得混合体系中各组分浓度如下表:
物质H2CH3OHH2OCO2
物质的量浓度/(mol· L-1)1.9560.720.0840.756

平衡后,整个过程中CO的转化率为___________,第ii步反应放出的热量为___________kJ(保留一位小数),v(CH3OCH3)=___________mol· L-1·h-1,第ii步反应的K=___________(保留两位小数)。
(3)第iii步反应机理中,调控反应条件,CO和OH在催化剂上相互作用得到CO2和H的氧化还原机理和羧基机理的两种不同途径如图所示。

分析图象可知,以上过程为___________ ( 填“放热”或“吸热”)过程,从第一步来看,___________ (填“氧化还原机理”或“羧基机理”)对合成有利,最终选择另一反应机理途径更有利的原因是___________
20-21高三上·河北衡水·阶段练习
知识点:盖斯定律及其有关计算化学反应速率计算碰撞理论及活化能化学平衡常数的有关计算 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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二甲醚(CH3OCH3)是重要的化工原料,可用CO和H2制得,总反应的热化学方程式如下。
2CO (g) +4H2 (g) CH3OCH3 (g)+ H2O (g)   ΔH = -206.0 kJ/mol
工业中采用“一步法”,通过复合催化剂使下列甲醇合成和甲醇脱水反应同时进行:
i.甲醇合成反应:       
ii.甲醇脱水反应:2CH3OH (g) CH3OCH3 (g)+ H2O (g),ΔH = -24.0 kJ/mol
(1)起始时向容器中投入2 mol CO和4 mol H2,测得某时刻上述总反应中放出的热量为51.5kJ,此时CO的转化率为_______
(2)请补全甲醇合成反应的热化学方程式:_______
(3)甲醇脱水反应2CH3OH (g) CH3OCH3 (g)+ H2O (g) 在某温度下的化学平衡常数为400.此温度下,在恒容密闭容器中加入一定量的CH3OH(g),测得某时刻各组分浓度如下表所示。此时反应_______(填“已达到”或“未达到”)化学平衡状态。
物质CH3OHCH3OCH3H2O
浓度/(mol/L)0.020.40.4
(4)生产二甲醚的过程中存在以下副反应,与甲醇脱水反应形成竞争:
CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g) +3H2 (g) ΔH = +48.8 kJ/mol
将反应物混合气按进料比n(CO)∶n(H2) = 1∶2通入反应装置,选择合适的催化剂。在不同温度和压强下,测得二甲醚的选择性分别如图1、图2所示。
资料:二甲醚的选择性是指转化为二甲醚的CO在全部CO反应物中所占的比例。

①图1中,温度一定,压强增大,二甲醚选择性增大的原因是_______
②图2中,温度高于265℃后,二甲醚选择性降低的原因有_______
(一)二甲醚(CH3OCH3)具有优良的燃烧性能,被称为21世纪的“清洁能源”。工业上以合成气(CO/H2)为原料“一步法”合成二甲醚的总反应为:2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)   ΔH=﹣221.51 kJ·mol-1
(1)600℃时,在复合催化剂CuO/ZnO/Al2O3作用下,反应器中发生了下列反应:
Ⅰ.合成气合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)   ΔH1
Ⅱ.甲醇脱水生成二甲醚:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)   ΔH2=﹣20.59 kJ·mol-1
则ΔH1=___________
(二)Ⅲ.水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)   ΔH3=﹣38.7 kJ·mol-1
(2)一定条件下,CO的起始浓度为0.6 mol·L−1,10 min后反应I达到化学平衡,CO的平衡转化率为50%,则0~10 min H2的平均反应速率为___________
(3)传统合成法将反应I和II分别在不同的反应器中进行,“一步法”连续发生以上三步反应。从物质转化和化学平衡的角度,分析“一步法”的优点是___________
(4)反应Ⅲ,水煤气变换部分基元反应如下:
基元反应活化能Ea(eV)反应热ΔH(eV)
① CO+H2O+2*=CO*+H2O*0-1.73
② H2O*+*=H*+OH*0.81-0.41
第②步基元反应逆反应的活化能为___________eV。
(三)目前又有一种新合成二甲醚的方法是以CO2和H2为原料直接反应,其反应原理为:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)   ΔH=﹣144.1 kJ·mol-1
(5)在___________下该反应能自发进行。
A.低温                           B.高温                           C.任何温度
(6)在恒容绝热密闭容器中,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是___________。
A.v(CO2)=3v(H2)
B.容器内CH3OCH3体积分数不变
C.容器内温度保持不变
D.单位时间内断裂6 mol H—H键,同时断裂3 mol H—O键

(7)当=3时,实验测得CO2的平衡转化率随温度及压强变化如下图所示:

图中压强(p)从大到小顺序为___________。
A.p1>p2>p3B.p3>p2>p1C.p2>p1>p3D.p3>p1>p2

(8)若在1 L密闭容器中充入0.2 mol CO2和0.6 mol H2,CO2的平衡转化率对应图1中A点,则在此温度下,该反应的化学平衡常数K=___________(取整数)。
(9)合成二甲醚选用硅铝化合物作催化剂,硅铝比与产物选择性如图所示,A点和B点的化学平衡常数比较:KA___________KB(选填“>”“<”或“=”),根据以上两条曲线,写出其中一条变化规律___________

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