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(14分)研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。
(1)工业上常用CO和H2反应合成二甲醚。
已知:①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H1=-90.8kJ•mol-1
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.48kJ•mol-1
③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H3=-40.98kJ•mol-1
请写出CO与H2合成二甲醚同时生成CO2的热化学方程式
3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-245.9kJ/mol
3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-245.9kJ/mol

(2)工业上还可以用CO2和H2反应合成二甲醚,其热化学方程式为6H2(g)+2CO2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-130.88kJ•mol-1
①一定条件下,上述合成二甲醚的反应达到平衡状态后,若改变反应的某一个条件,下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是
A
A
(填标号)。
A.逆反应的速率先增大后减小
B.CO2的转化率增大
C.反应物的体积百分含量减小
D.容器中的n(CO2)/n(H2)变小
②在某压强下,上述合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时CO2的平衡转化率如图1所示。T1温度下将6mol CO2和12mol H2充入容积为2L的恒容密闭容器中,5min后反应达到平衡状态,则0~5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=
0.18mol/(L•min)
0.18mol/(L•min)
;A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC之间的大小关系为
KA=KC>KB
KA=KC>KB



(3)工业上用反应CH3OH(g)
催化剂
CO(g)+2H2(g)来制取高纯度的CO和H2。我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟研究了钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程,如图为计算机模拟的各步反应的相对能量示意图,其中吸附在钯基催化剂表面上的物质用*标注。


①该历程中整个反应的快慢主要由步骤
k
k
(用图中字母表示)决定;活化能最小的化学方程式为
CH2O*+2H*=CHO*+3H*
CH2O*+2H*=CHO*+3H*

②353K时,在刚性容器中充入CH3OH(g),发生反应CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g)。体系的压强p随时间t的变化如表所示。
t/min 0 5 10 15 20
p/kPa 101.2 107.4 112.6 116.4 118.6 121.2
353K时,该反应的平衡常数Kp=
43.9
43.9
(kPa)2(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。若升高反应温度至373K,则CH3OH(g)分解后体系压强P(373K)
大于
大于
121.2kPa(填“大于”“等于”或“小于”)。

【答案】3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-245.9kJ/mol;A;0.18mol/(L•min);KA=KC>KB;k;CH2O*+2H*=CHO*+3H*;43.9;大于
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:106引用:1难度:0.5
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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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