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二甲醚(CH3OCH3)是重要的能源物质,其制备、应用与转化是研究的热点。

(1)利用合成气制备二甲醚主要包含三个反应:
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g);ΔH=-90.4kJ•mol-1
2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-23.4kJ•mol-1
CO(g)+H2O(g)═H2(g)+CO2(g);ΔH=-41.0kJ•mol-1
则3CO(g)+3H2(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g);ΔH=
-245.2kJ•mol-1
-245.2kJ•mol-1

(2)某二甲醚/双氧水燃料电池的工作原理如图1所示。电池工作时,电极A附近溶液pH
增大
增大
(填“减小”、“增大”或“不变”);电极B的电极反应式为
CH3OCH3-12e-+16OH-═2
CO
2
-
3
+11H2O
CH3OCH3-12e-+16OH-═2
CO
2
-
3
+11H2O

(3)二甲醚催化羰化制备乙醇主要涉及以下两个反应:
反应Ⅰ:CO(g)+CH3OCH3(g)═CH3COOCH3(g);△H1
反应Ⅱ:CH3COOCH3(g)+2H2(g)═CH3CH2OH(g)+CH3OH(g);△H2
反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数lgK1、lgK2与温度的关系如图2所示;在固定CO、CH3OCH3、H2的原料比、体系压强不变的条件下,同时发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图3所示。
①△H1
(填“>”、“<”或“=”)0。
②300~400K时,CH3CH2OH物质的量分数随温度升高而降低的原因是
由图2知,此温度范围内反应Ⅰ较完全;温度升高,反应Ⅱ平衡左移,导致CH3CH2OH物质的量分数降低
由图2知,此温度范围内反应Ⅰ较完全;温度升高,反应Ⅱ平衡左移,导致CH3CH2OH物质的量分数降低

③600~700K时,CH3COOCH3物质的量分数随温度升高而降低的原因是
温度升高,反应Ⅰ平衡左移超过反应Ⅱ平衡左移的幅度
温度升高,反应Ⅰ平衡左移超过反应Ⅱ平衡左移的幅度

④400K时,在催化剂作用下,反应一段时间后,测得CH3CH2OH物质的量分数为10%(图3中X点)。不改变原料比、温度和压强,一定能提高CH3CH2OH物质的量分数的措施有
延长反应时间、使用对反应Ⅱ催化性能更好的催化剂
延长反应时间、使用对反应Ⅱ催化性能更好的催化剂

【答案】-245.2kJ•mol-1;增大;CH3OCH3-12e-+16OH-═2
CO
2
-
3
+11H2O;<;由图2知,此温度范围内反应Ⅰ较完全;温度升高,反应Ⅱ平衡左移,导致CH3CH2OH物质的量分数降低;温度升高,反应Ⅰ平衡左移超过反应Ⅱ平衡左移的幅度;延长反应时间、使用对反应Ⅱ催化性能更好的催化剂
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:46引用:1难度:0.6
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    (1)如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线.
    ①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1
    K2(填“>”、“<”或“=”).
    ②以下有关说法正确的是
     

    a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
    b.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
    c.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
    d.某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为80%
    (2)已知在常温常压下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ•mol-1
    ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ•mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ•mol-1
    则:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
     
    kJ•mol-1
    (3)2009年10月,中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆.甲醇燃料电池的工作原理如图2所示.
    ①该电池正极的电极反应式为
     

    ②工作一段时间后,当6.4g甲醇完全反应生成CO2时,有
     
    个电子发生转移.
    (4)以上述电池做电源,用图3所示装置,在实验室中模拟铝制品面“钝化”处理的过程中,发现溶液逐渐变浑浊,原因是
     
     
    (用相关的电极反应式和离子方程式表示)

    发布:2024/12/30 14:0:1组卷:26引用:3难度:0.5
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