14.二甲醚(DME)是一種清潔的替代燃料,不含硫,不會(huì)形成微粒,而且與汽油相比,排放的NO2更少,因此是優(yōu)良的柴油機(jī)替代燃料.工業(yè)上利用一步法合成二甲醚的反應(yīng)如下(復(fù)合催化劑為CuO/ZnO/Al2O3):
2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ/mol
(1)若反應(yīng)在恒溫、恒壓下進(jìn)行,以下敘述能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是CDE.
A.CO和H2的物質(zhì)的量濃度比是1:2  B.CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率的2倍
C.容器中混合氣體的體積保持不變  D.容器中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變
E.容器中混合氣體的密度保持不變
(2)600℃時(shí),一步法合成二甲醚過程如下:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-100.46kJ/mol
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H3=-38.7kJ/mol
則△H2=-3.78kJ/mol.
(3)復(fù)合催化劑的制備方法之一是Na2CO3共沉淀法:制備1mol/L硝酸銅,硝酸鋅和硝酸鋁的水溶液.然后向盛有去離子水的燒杯中同時(shí)滴加混合硝酸鹽溶液和1mol/L的Na2CO3水溶液,70℃下攪拌混合,沉淀后過濾,洗滌沉淀物,80℃下干燥12小時(shí),然后500℃下焙燒16小時(shí).
請寫出上述過程中硝酸鋁與Na2CO3水溶液反應(yīng)的離子方程式:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑.
(4)以DME為燃料,氧氣為氧化劑,在酸性電解質(zhì)溶液中用惰性電極制成燃料電池,則通入氧氣的電極是電源的正(填正、負(fù))極,通DME的電極反應(yīng)為CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+

分析 (1)當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,各物質(zhì)的濃度不再改變,由此衍生的一些物理量不變,可以此判斷是否得到平衡狀態(tài);
(2)已知:
①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-100.46kJ/mol
②2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ/mol
依據(jù)已知的熱化學(xué)方程式和蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算;
(3)硝酸鋁與Na2CO3水溶液發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳?xì)怏w;
(4)該燃料電池中,氧氣在正極得電子,負(fù)極上二甲醚失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳.

解答 解:A.CO和H2的物質(zhì)的量濃度比與反應(yīng)物的初始量及轉(zhuǎn)化率有關(guān),所以不能說明到達(dá)平衡狀態(tài),故A錯(cuò)誤;
B.CO的消耗速率與CH3OCH3的生成速率都屬于正速率,正速率之比等于計(jì)量數(shù)之比,不能說明到達(dá)平衡狀態(tài),故B錯(cuò)誤;
C.隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量減少,由于壓強(qiáng)不變,則氣體的體積會(huì)減小,容器中混合氣體的體積保持不變,說明到達(dá)平衡狀態(tài),故C正確;
D.氣體的總質(zhì)量保持不變,氣體總物質(zhì)的量減少,則氣體的平均摩爾質(zhì)量逐漸增大,當(dāng)容器中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變,說明到達(dá)平衡狀態(tài),故D正確;
E.氣體的總質(zhì)量保持不變,氣體的體積減小,則密度增大,當(dāng)容器中混合氣體的密度保持不變,說明反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài),故E正確;
故答案為:CDE;
(2)已知:
①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H1=-100.46kJ/mol
②2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律:②-①×2得:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-204.7kJ/mol-(-100.46kJ/mol)×2=-3.78kJ/mol;
故答案為:-3.78kJ/mol;
(3)硝酸鋁與Na2CO3水溶液發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳?xì)怏w,其水解的離子方程式為:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;
故答案為:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;
(4)該燃料電池中,氧氣在正極得電子,則通入氧氣的電極是電源的正極,負(fù)極上二甲醚失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳,則負(fù)極反應(yīng)式為:CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+
故答案為:正;CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、蓋斯定律的計(jì)算、水解反應(yīng)、電化學(xué)原理,熟悉蓋斯定律、發(fā)生的電極反應(yīng)及氧化還原反應(yīng)即可解答,題目難度中等,側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

17.能說明苯分子中沒有單雙鍵存在,且分子為平面正六邊形結(jié)構(gòu)的依據(jù)是(  )
A.苯分子的核磁共振圖表明分子中只存在一種氫原子
B.鄰二甲苯?jīng)]有同分異構(gòu)體
C.間二甲苯?jīng)]有同分異構(gòu)體
D.對二甲苯?jīng)]有同分異構(gòu)體

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

5.某學(xué)生欲配制6.0mol•L-1的H2SO4溶液950mL,實(shí)驗(yàn)室有三種不同濃度的硫酸:①480mL 0.5mol•L-1 的硫酸;②150mL 25%的硫酸(ρ=1.18g•mL-1);③足量的18mol•L-1 的硫酸.有三種規(guī)格的容量瓶:250mL、500mL、1 000mL.老師要求把①②兩種硫酸全部用完,不足的部分由③來補(bǔ)充. 請回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)所用25%的硫酸的物質(zhì)的量濃度為3.0mol•L-1(保留1位小數(shù)).
(2)配制該硫酸溶液應(yīng)選用容量瓶的規(guī)格為1000 mL.
(3)配制時(shí),該同學(xué)的操作順序如下,請將操作步驟B、D補(bǔ)充完整.
A.將①②兩溶液全部在燒杯中混合均勻;
B.用量筒準(zhǔn)確量取所需的 18mol•L-1的硫酸295.0mL,沿玻璃棒倒入上述混合液中.并用玻璃棒攪拌,使其混合均勻;
C.將混合均勻的硫酸沿玻璃棒注入所選的容量瓶中;
D.用適量的水洗滌燒杯和玻璃棒2~3次,洗滌液均注入容量瓶中;
E.輕輕搖動(dòng),繼續(xù)向容量瓶中加水,直到液面接近刻度線1~2cm處;
F.改用膠頭滴管加水,使溶液的凹液面最低點(diǎn)恰好與刻度線相切;
G.將容量瓶蓋緊,振蕩,搖勻.
(4)如果省略操作D,對所配溶液濃度有何影響?偏。ㄌ睢捌蟆薄捌 被颉盁o影響”).
(5)進(jìn)行操作C前還需注意將稀釋后的硫酸冷卻.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

2.已知:
以乙炔為原料,通過下圖所示步驟能合成有機(jī)中間體E(轉(zhuǎn)化過程中反應(yīng)條件及部分產(chǎn)物已略去).

其中,A、B、C、D分別代表一種有機(jī)物;B的化學(xué)式為C4H10O2,分子中無甲基.
請回答下列問題:
(1)寫出生成A的化學(xué)反應(yīng)方程式:HC≡CH+2HCHO $\stackrel{一定條件下}{→}$HOCH2C≡CCH2OH.
(2)B在濃硫酸催化下加熱,可生成多種有機(jī)產(chǎn)物.寫出1種相對分子質(zhì)量比A小的有機(jī)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式:CH2=CHCH2CH2OH或CH2=CHCH=CH2
(3)寫出C生成D的化學(xué)反應(yīng)方程式:2OHCCH2CH2CHO$\stackrel{一定條件下}{→}$
(4)含有苯環(huán),且與E互為同分異構(gòu)體的酯有6種,寫出其中一種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式:(其中任一種).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

9.下列各組粒子在指定溶液中一定能大量共存的一組是( 。
A.在KMnO4溶液中:SO42-、Mg2+、CH3CH2OH、NO3-
B.在由水電離氫離子濃度為1×10-12mol/L的溶液中:Fe2+、Na+、NO3-、Cl-
C.離子濃度相同的溶液中:NH4+、CH3COO-、SO42-、Cu2+
D.無色溶液中:Fe3+、NO3-、Na+、Cl-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.向盛有硫酸銅水溶液的試管里滴加氨水,首先形成難溶物,繼續(xù)滴加氨水,難溶物溶解得到深藍(lán)色的透明溶液,下列對此現(xiàn)象的說法不正確的是( 。
A.開始滴加氨水時(shí)形成的難溶物為Cu(OH)2
B.沉淀溶解后,生成深藍(lán)色的配合離子[Cu(NH34]2+配位數(shù)為4
C.反應(yīng)后溶液中不存在任何沉淀,所以反應(yīng)前后Cu2+的濃度不變
D.[Cu(NH34]2+中,Cu2+提供空軌道,NH3給出孤電子對

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

6.下列敘述中,正確的是( 。
A.相對分子質(zhì)量相同、結(jié)構(gòu)不同的化合物一定互為同分異構(gòu)體
B.含不同碳原子數(shù)的烷烴一定互為同系物
C.結(jié)構(gòu)對稱的烷烴,其一氯取代產(chǎn)物必定只有一種
D.分子通式相同且組成上相差一個(gè)或幾個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)互為同系物

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

3.下列物質(zhì)的用途跟其化學(xué)性質(zhì)相關(guān)的是(  )
A.干冰用于人工降雨B.鐵粉用于食品保存
C.稀有氣體用來制作電光源D.銅用作電線

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4.(1)寫出下列微粒的電子式:
CO2,H2O2Na2O2,NH4+
(2)用電子式表示下列物質(zhì)的形成過程:H2SCaF2

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