精英家教網(wǎng)能源是制約國(guó)家發(fā)展進(jìn)程的因素之一.甲醇、二甲醚等被稱(chēng)為2 1世紀(jì)的綠色能源,工業(yè)上利用天然氣為主要原料與二氧化碳、水蒸氣在一定條件下制備合成氣(CO、H2),再制成甲醇、二甲醚.
(1)工業(yè)上,可以分離合成氣中的氫氣,用于合成氨,常用醋酸二氨合亞銅[Cu(NH32]AC溶液(AC=CH3COO-)來(lái)吸收合成氣中的一氧化碳,其反應(yīng)原理為:[Cu(NH32]AC(aq)+CO(g)+NH3(g)?[Cu(NH33]AC?CO(aq)△H<0常壓下,將吸收一氧化碳的溶液處理重新獲得[Cu(NH32]AC溶液的措施是
 
;
(2)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
反應(yīng)a:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol;反應(yīng)b:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0
①對(duì)于反應(yīng)a,某溫度下,將4.0mol CO2(g)和12.0mol H2(g)充入容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),測(cè)得甲醇蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為30%,則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為
 
;
②對(duì)于反應(yīng)b,某溫度下,將1.0mol CO(g)和2.0mol H2(g)充入固定容積的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),改變溫度和壓強(qiáng),平衡體系中CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化情況如圖所示,于溫和壓強(qiáng)的關(guān)系判斷正確的是
 
;(填字母代號(hào))
 A.p3>p2,T3>T2  B.p2>p4,T4>T2   C.p1>p3,T1>T3    D.p1>p4,T2>T3
(3)CO可以合成二甲醚,二甲醚可以作為燃料電池的原料,化學(xué)反應(yīng)原理為:CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H<0
①在恒容密閉容器里按體積比為1:4充入一氧化碳和氫氣,一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài).當(dāng)改變反應(yīng)的某一個(gè)條件后,下列變化能說(shuō)明平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是
 

A.逆反應(yīng)速率先增大后減小
B.反應(yīng)物的體積百分含量減小
C.正反應(yīng)速率先增大后減小
D.化學(xué)平衡常數(shù)K值增大
②寫(xiě)出二甲醚堿性燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式
 
;
③己知參與電極反應(yīng)的電極材料單位質(zhì)量放出電能的大小稱(chēng)為該電池的比能量.關(guān)于二甲醚堿性燃料電池與乙醇?jí)A性燃料電池,下列說(shuō)法正確的是
 
(填字母)
A.兩種燃料互為同分異構(gòu)體,分子式和摩爾質(zhì)量相同,比能量相同
B.兩種燃料所含共價(jià)鍵數(shù)目相同,斷鍵時(shí)所需能量相同,比能量相同
C.兩種燃料所含共價(jià)鍵類(lèi)型不同,斷鍵時(shí)所需能量不同,比能量不同
(4)已知lg二甲醚氣體完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量為31.63kJ,請(qǐng)寫(xiě)出表示二甲醚燃燒熱的熱化學(xué)方程式
 
分析:(1)根據(jù)反應(yīng)[Cu(NH32]AC(aq)+CO(g)+NH3(g)?[Cu(NH33]AC?CO(aq)△H<0為放熱反應(yīng)及溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響進(jìn)行解答;
(2)①設(shè)出達(dá)到平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量,然后根據(jù)達(dá)到平衡時(shí)甲醇的百分含量計(jì)算出達(dá)到平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量及濃度,最后帶人K=
c(CH3OH)?c(H2O)
c(CO2)?c(H2)3
計(jì)算出該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù);
②根據(jù)溫度和壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響進(jìn)行判斷各溫度和壓強(qiáng)大。
(3)①根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素進(jìn)行判斷滿足“平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)”的選項(xiàng);
②原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),二甲醚在堿性條件下失去電子生成碳酸根離子和水,據(jù)此寫(xiě)出電極反應(yīng);
③根據(jù)乙醇和二甲醚中結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式不同,發(fā)生反應(yīng)時(shí)斷裂的化學(xué)鍵不同,反應(yīng)放出的能量不會(huì)相同,據(jù)此進(jìn)行判斷;
(4)根據(jù)lg二甲醚氣體完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量為31.63kJ計(jì)算出1mol二甲醚完全燃燒放出的熱量,然后根據(jù)熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方法寫(xiě)出二甲醚燃燒熱的熱化學(xué)方程式.
解答:解:(1)[Cu(NH32]AC(aq)+CO(g)+NH3(g)?[Cu(NH33]AC?CO(aq)△H<0,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向著逆向移動(dòng),可以將吸收一氧化碳的溶液處理重新獲得[Cu(NH32]AC,
故答案為:加熱;
(2)①按反應(yīng)a充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,設(shè)n(CH3OH)=xmol,則:
                CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)(g)
起始量(mol)     4       12         0       0
變化量(mol)     x        3x         x      x
平衡量(mol)    4-x      12-3x       x      x
達(dá)到平衡時(shí)甲醇的含量為:
x
(4-x)+(12-3x)+x+x
×
100%=30%,
解得:x=3,達(dá)到平衡時(shí)各組分的濃度為:c(CO2)=
4-3
2
mol/L=0.5mol/L,c(H2)=
12-9
2
mol/L=1.5mol/L,c(CH3OH)=c(H2O)=
3mol
2L
=1.5mol/L,
則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為:K=
c(CH3OH)?c(H2O)
c(CO2)?c(H2)3
=
1.5×1.5
0.5×1.53
=
4
3
≈1.33,
故答案為:1.33或
4
3
;
 ②對(duì)于反應(yīng):CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0,溫度相同時(shí),壓強(qiáng)越大,平衡向著正向移動(dòng),甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)則越大,則:P1>P2>P3>P4;壓強(qiáng)相同時(shí),溫度越高,平衡向著逆向移動(dòng),甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越小,則:T1>T2>T3>T4;所以P1>P3、T1>T3,P1>P4、T2>T3,所以A、B錯(cuò)誤,CD正確,
故答案為:CD;
(3)①A.逆反應(yīng)速率先增大后減小,可以升高溫度,正逆反應(yīng)速率都增大,平衡向著逆向移動(dòng),滿足了逆反應(yīng)速率先增大后逐漸減小,故A錯(cuò)誤;
B.反應(yīng)物的體積百分含量減小,如減少反應(yīng)物濃度,平衡會(huì)向著逆向移動(dòng),故B錯(cuò)誤;
C.正反應(yīng)速率先增大后減小,說(shuō)明是增大了壓強(qiáng)或增加反應(yīng)物濃度,無(wú)論改變說(shuō)明條件,平衡一定向著正向移動(dòng),故C正確;
D.化學(xué)平衡常數(shù)K值增大,說(shuō)明生成物的濃度增大,反應(yīng)物的濃度減小,平衡一定向著正向移動(dòng),故D正確;
故答案為:CD;
②二甲醚在堿性燃料電池的負(fù)極失去電子生成碳酸根離子和水,電極反應(yīng)為CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O,
故答案為:CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O;
③化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的生成,放出的能量與舊鍵斷裂吸收的能量和新鍵的生成放出的能量有關(guān),而二甲醚和乙醇分子中化學(xué)鍵類(lèi)型不同,所以反應(yīng)過(guò)程中放出的能量不同,所以C正確,
故答案為:C;
(4)1mol二甲醚的質(zhì)量為46g,46g二甲醚完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量為:31.63kJ×46g=1454.98 kJ,所以二甲醚燃燒熱的熱化學(xué)方程式為:CH3OCH3(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1454.98 kJ/mol,
故答案為:CH3OCH3(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1454.98 kJ/mol.
點(diǎn)評(píng):本題考查了化學(xué)平衡的調(diào)控作用、化學(xué)平衡的影響因素、原電池工作原理及電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷等知識(shí),題目難度較大,考查的知識(shí)點(diǎn)較大,充分考查了學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡、原電池工作原理等知識(shí)的掌握情況,試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

能源是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ);在當(dāng)代,能源同信息、材料一起構(gòu)成了現(xiàn)代文明的三大支柱。

(1)為了降低汽車(chē)尾氣對(duì)大氣的污染,有關(guān)部門(mén)擬用甲醇替代液化石油氣作為公交車(chē)的燃料。已知:在25 ℃、101 kPa下,1 g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放熱22.68 kJ。請(qǐng)寫(xiě)出表示甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式。

(2)測(cè)定工業(yè)甲醇中CH3OH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可按下法:取0.100 0 g工業(yè)甲醇樣品,以適量H2SO4酸化后,加入20.00 mL 0.200 0 mol·L-1的K2Cr2O7溶液,過(guò)量的K2Cr2O7溶液,再用0.300 0 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,耗去此標(biāo)準(zhǔn)液20.00 mL時(shí),剛好到達(dá)滴定終點(diǎn)。

已知:CH3OH++8H+CO2↑+2Cr3++6H2O

①寫(xiě)出H2SO4酸化的K2Cr2O7溶液與(NH4)2Fe(SO4)2溶液反應(yīng)的離子方程式。

②求此工業(yè)甲醇中CH3OH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2013-2014學(xué)年湖北武漢市武昌區(qū)高三上學(xué)期期末考試?yán)砭C化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

能源是制約國(guó)家發(fā)展進(jìn)程的因素之一。甲醇、二甲醚等被稱(chēng)為2 1世紀(jì)的綠色能源,工業(yè)上利用天然氣為主要原料與二氧化碳、水蒸氣在一定條件下制備合成氣(CO、H2),再制成甲醇、二甲醚。

(1)工業(yè)上,可以分離合成氣中的氫氣,用于合成氨,常用醋酸二氨合亞銅

[Cu(NH32Ac]溶液(Ac=CH3COO)(來(lái)吸收合成氣中的一氧化碳,其反虛原理為:

[Cu(NH32Ac](aq)+CO+NH3[Cu(NH33]Ac•CO(aq)(△H<0)

常壓下,將吸收一氧化碳的溶液處理重新獲得[Cu(NH32]AC溶液的措施是          ;

(2)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:

反應(yīng)a:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  △H=-49.0kJ/mol

反應(yīng)b:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  △H<0

①對(duì)于反應(yīng)a,某溫度下,將4.0 mol CO2(g)和12.0 mol H2(g)充入容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),測(cè)得甲醇蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為30%,則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為     ;

②對(duì)于反應(yīng)b,某溫度下,將1.0mol CO(g)和2.0 mol H2(曲充入固定容積的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),改變溫度和壓強(qiáng),平衡體系中CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化情況如圖所示,溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系判斷正確的是          ;(填字母代號(hào))

A.p3>p2,T3>T2

B.p2>p4,T4>T2

C.p1>p3,T1>T3

D.p1>p4,T2>T3

(3)CO可以合成二甲醚,二甲醚可以作為燃料電池的原料,化學(xué)反應(yīng)原理為:

CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)   △H<0

①在恒容密閉容器里按體積比為1:4充入一氧化碳和氫氣,一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)改變反應(yīng)的某一個(gè)條件后,下列變化能說(shuō)明平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是        ;

A.逆反應(yīng)速率先增大后減小

B.正反應(yīng)速率先增大后減小

C.反應(yīng)物的體積百分含量減小

D.化學(xué)平衡常數(shù)K值增大

②寫(xiě)出二甲醚堿性燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式          ;

③己知參與電極反應(yīng)的電極材料單位質(zhì)量放出電能的大小稱(chēng)為該電池的比能量。關(guān)于二甲醚堿性燃料電池與乙醇?jí)A性燃料電池,下列說(shuō)法正確的是          (填字母)

A.兩種燃料互為同分異構(gòu)體,分子式和摩爾質(zhì)量相同,比能量相同

B.兩種燃料所含共價(jià)鍵數(shù)目相同,斷鍵時(shí)所需能量相同,比能量相同

C.兩種燃料所含共價(jià)鍵類(lèi)型不同,斷鍵時(shí)所需能量不同,比能量不同

(4)已知l g二甲醚氣體完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量為31.63 kJ,請(qǐng)寫(xiě)出表示二甲醚燃燒熱的熱化學(xué)方程式                     。

 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

能源是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ),能源、信息、材料一起構(gòu)成了現(xiàn)代文明的三大支柱。甲醇(CH3OH)是一種重要的化工原料,廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn),也可以直接用做燃料,并且能顯著降低汽車(chē)尾氣對(duì)大氣的污染。

    Ⅰ.請(qǐng)寫(xiě)出甲醇的電子式_       __;與甲醇的物質(zhì)的量相同的某有機(jī)物,完全燃燒時(shí)消耗的氧氣的量也與甲醇相同,寫(xiě)出符合上述條件的任一有機(jī)物的化學(xué)式__      __。

    Ⅱ.已知CH30H(1)+O2 (g)=CO(g)+2H2O(g)   

    2CO(g)+O2 (g)=2CO2 (g)   

    (1)試寫(xiě)出CH3OH(1)完全燃燒[生成H2O(g)]的熱化學(xué)方程式:

    (2)有人建議,投資研究由CO2和H2O(g)來(lái)制取CH3OH(1),如果成功,既能緩解能源緊張,又能解決溫室效應(yīng)的問(wèn)題。請(qǐng)你分析論證,該建議是否可行?

Ⅲ.(1)以甲醇溶液、氧氣為基本反應(yīng)物的新型燃料電池已經(jīng)問(wèn)世,其結(jié)構(gòu)如圖所示(甲醇解離產(chǎn)生的H+可以通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入另一極)。請(qǐng)寫(xiě)出甲醇在電極上反應(yīng)的方程式:________, 當(dāng)有32g甲醇被完全氧化時(shí),轉(zhuǎn)移電子____mo1。

    (2)某同學(xué)以甲醇燃料電池為電源,均以石墨為電極電解CuSO4溶液,則與電源正極相連的電解池電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)___

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

能源是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ),在當(dāng)代,能源、信息、材料一起構(gòu)成了現(xiàn)代文明的三大支柱。為了緩解能源危機(jī)和減少汽油燃燒所產(chǎn)生的污染,目前已普遍推廣使用新型車(chē)用燃燒――乙醇汽油。乙醇汽油是將乙醇和普通汽油按一定體積比混合而成的,已知某乙醇汽油蒸氣中乙醇和汽油的體積比約為1:4。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)若以辛烷代表汽油的成分,請(qǐng)寫(xiě)出乙醇汽油燃燒的化學(xué)方程式:

                                                           

(2)若以辛烷代表汽油的成分,并設(shè)空氣中氧氣所占的體積分?jǐn)?shù)為,則相同條件下,相同體積汽油、乙醇汽油分別在氣缸內(nèi)完全燃燒時(shí),所消耗空氣的體積比是       。

(3)若用乙醇汽油設(shè)計(jì)燃料電池,在一個(gè)電極通入空氣,另一個(gè)電極通入乙醇汽油蒸氣,電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體,它在高溫下能傳導(dǎo)O2,則該電極正極發(fā)生的電極反應(yīng)是                                    。

(4)據(jù)最新報(bào)道,巴西新一代乙醇燃料汽車(chē)總量已突破200萬(wàn)輛,為了更好推廣乙醇燃料汽車(chē)的使用,巴西政府決定向普通汽車(chē)購(gòu)買(mǎi)者征收16%的消費(fèi)稅,而只向乙醇燃料汽車(chē)購(gòu)買(mǎi)者征收14%的消費(fèi)稅。巴西地處南美洲,是世界上甘蔗產(chǎn)量巨大的國(guó)家之一,乙醇是從甘蔗中提煉中加工出來(lái)的。請(qǐng)寫(xiě)出由甘蔗渣制備乙醇的化學(xué)反應(yīng)方程式               。

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