【題目】發(fā)展以煤制乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烴,部分替代石油化工產(chǎn)品的道路是我國保障能源安全戰(zhàn)略的重要措施。間接法是先由煤制合成氣(組成為H2、CO和少最的CO2)制備甲醇或二甲醚(CH3OCH3),其主要過程包括以下四個反應(yīng):
甲醇合成反應(yīng):
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.1 kJmol-1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H2=-49.0kJmol-1
水煤氣變換反應(yīng):
③CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2(g) △H3=-41.1kJmol-1
二甲醚合成反應(yīng):
④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4=-24.5kJmol-1
回答下列問題:
(1)分析上述反應(yīng)(均可逆),發(fā)生反應(yīng)④對于CO轉(zhuǎn)化率的影響是_______(填“增大”、“減小”或“無影響”,其理由是__________。
(2)在二個體積均為1.0L的恒容密閉容器中發(fā)生上述二甲醚合成反應(yīng)④。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表:
容器編號 | 溫度(℃) | 起始物質(zhì)的量(mol) | 平衡物質(zhì)的量(mol) | |||
CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | ||
a | 387 | 0.20 | 0 | 0 | 0.080 | 0.080 |
b | 387 | 0.40 | 0 | 0 | ||
c | 207 | 0.20 | 0 | 0 | 0.090 | 0.090 |
①387℃時,反應(yīng)④的化學(xué)平衡常數(shù)K=__________。
②達(dá)到平衡時,容器b中CH3OH的轉(zhuǎn)化率為________。
③達(dá)到平衡時,容器c中CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)為________。
(3)由H2和CO可直接制備二甲醚:2CO2(g)+4H2(g)=CH3OCH(g)+H2O(g) ΔH=__________;為提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理,理論上應(yīng)采取的措施是________(填序號)。
A.高溫高壓 B.低溫低壓 C.高溫低壓 D.低溫高壓
(4)有研究者用Cu-Zn-Al和Al2O3作催化劑,壓強(qiáng)為5.0 MPa的條件下,由合成氣[=2]直接制備二甲醚,結(jié)果如下圖所示.已知:選擇性=×100%。則有圖可知二甲醚的選擇性達(dá)最大值時對應(yīng)的溫度是____________。
(5)2016年,我國的兩個科研團(tuán)隊(duì)在合成氣直接制備低碳烯烴(nCO+2nH2CnH2n+nH2O)的研究中連續(xù)取得重大突破,論文分別發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(2016.03.16)、《Nature》(2016.10.06)雜志上。=2時,前者在400℃,1MPa的條件下,CO轉(zhuǎn)化率為11%,低碳烯烴選擇性達(dá)74%;后者在250℃,0.1~0.5MPa的條件下,CO轉(zhuǎn)化率為31.8%,低碳烯烴選擇性為60.8%,則其中低碳烯烴的產(chǎn)率較大者的值為_________。
【答案】增大減小甲醇的量,平衡正向移動480%45%﹣204.7kJmol﹣1D290℃19.3%
【解析】
(1)二甲醚合成反應(yīng)④對于CO轉(zhuǎn)化率的影響,消耗甲醇,促進(jìn)甲醇合成反應(yīng)①CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)平衡右移,CO轉(zhuǎn)化率增大;
(2)① 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始濃度(mol/L) 0.20 0 0
起始濃度(mol/L) 0.16 0.08 0.08
起始濃度(mol/L) 0.04 0.08 0.08
387℃時,反應(yīng)④的化學(xué)平衡常數(shù)K==4;
②根據(jù)①的分析可知容器a中甲醇的轉(zhuǎn)化率為×100%=80%,因反應(yīng)體系物質(zhì)的量變化為0,容器b中在恒溫恒容發(fā)生的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與容器a中相同仍為80%;
③ 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始濃度(mol) 0.20 0 0
起始濃度(mol) 0.18 0.09 0.09
起始濃度(mol) 0.02 0.09 0.09
達(dá)到平衡時,容器c中CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)為×100%=45%;
(3)①CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1=-90.1kJmol-1
④2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24.5kJmol-1
依據(jù)蓋斯定律①×2+④得到:2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3+H2O(g)△H=-204.7kJmol-1;根據(jù)平衡移動原理,增大壓強(qiáng)或降低溫度可使平衡正向移動,即采取措施低溫高壓提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,答案為D;
(4)有圖示可知當(dāng)溫度達(dá)到290℃時二甲醚的選擇性達(dá)最大值;
(5)根據(jù)選擇性=×100%可知,當(dāng)CO轉(zhuǎn)化率為11%,低碳烯烴選擇性達(dá)74%時低碳烯烴的產(chǎn)率為74%×11%=8.14%,當(dāng)CO轉(zhuǎn)化率為31.8%,低碳烯烴選擇性達(dá)60.8%時低碳烯烴的產(chǎn)率為31.8%×60.8%=19.3%。
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A. 氧化還原反應(yīng) B. 化合反應(yīng) C. 分解反應(yīng) D. 復(fù)分解反應(yīng)
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D.用Ba(OH)2溶液鑒別Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
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【題目】硫化氫(H2S)分子中兩個共價(jià)鍵的夾角接近90°,其原因是( )
①共價(jià)鍵的飽和性②S原子的電子排布③共價(jià)鍵的方向性④S原子中p軌道的形狀
A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ③④
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【題目】下列說法中正確的是( )
A.化學(xué)反應(yīng)不一定都有能量變化
B.增大反應(yīng)物濃度,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,化學(xué)反應(yīng)速率一定增大
C.升高溫度,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,化學(xué)反應(yīng)速率一定增大
D.一般使用催化劑可以降低反應(yīng)的活化能,增大活化分子百分?jǐn)?shù),從而提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
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【題目】電影《閃閃的紅星》中,為讓被困的紅軍戰(zhàn)士吃上食鹽,潘冬子將浸透食鹽水的棉襖裹在身上,帶進(jìn)山中。假如潘冬子在實(shí)驗(yàn)室中,欲從食鹽水中提取出食鹽,采用的最好方法是:
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(1)B元素在元素周期表中的位置是____________。
(2)畫出D元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖____________。
(3)A與E形成的最簡單化合物的電子式為____________。
(4)C的氫化物與D的氫化物的沸點(diǎn)相比較:____________(用化學(xué)式表示,且用>符號連接)。
(5)E的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的稀溶液與過量鐵粉發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________。
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