【題目】碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3,簡稱DMC),是一種應(yīng)用前景廣泛的新材料,實驗室中可用甲醇、CO、CO2等進行合成;卮鹣铝袉栴}:

(1)二氧化碳的電子式為 _________________

(2)用甲醇、CO、O2在常壓、70~120℃和催化劑的條件下合成DMC。

已知:①CO的標準燃燒熱為:283.0kJmol1,

②1mol H2O(l)完全蒸發(fā)變成H2O(g)需吸收44kJ的熱量

③2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)△H=15.5kJmol1

則2CH3OH(g)+CO(g)+1/2O2(g)CH3OCOOCH3 (g)+H2O(l)△H=_____。

該反應(yīng)在常壓和70~120℃條件下就能自發(fā)反應(yīng)的原因是_______________。

(3)由上述反應(yīng)可知甲醇和CO2可直接合成DMC但甲醇轉(zhuǎn)化率通常不會超過1%,制約該反應(yīng)走向工業(yè)化生產(chǎn).

①寫出該反應(yīng)平衡常數(shù)表達式:______________ ;

②在恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),能說明已達到平衡狀態(tài)的是____(選填編號).

A.v(CH3OH)=2v(CO2

B.CH3OCOOCH3與H2O的物質(zhì)的量之比保持不變

C.容器內(nèi)氣體的密度不變D.容器內(nèi)壓強不變

③某研究小組在某溫度下,在100mL恒容密閉容器中投入2.5mol CH3OH(g)、適量CO2和6×105 mol催化劑,研究反應(yīng)時間對甲醇轉(zhuǎn)化數(shù)(TON)的影響,其變化曲線如圖1所示.(計算公式為:TON=轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量/催化劑的物質(zhì)的量)。

在該溫度下,最佳反應(yīng)時間是_________h;4~10h內(nèi)DMC的平均反應(yīng)速率是_______

(4)以多孔鉑為電極,在如下圖裝置中A、B口分別通入CH3OCOOCH3和O2構(gòu)成燃料電池,請寫出該電池負極的電極反應(yīng)式____________________________

【答案】-342.5 kJmol1因為該反應(yīng)H<0 S<0 ,在較低溫度下可以自發(fā)進行AD107.5×10-4 molL1h-1CH3OCOOCH3-12e-+18OH-= 3CO32-+ 12H2O

【解析】本題考查熱化學、電化學、化學平衡有關(guān)知識點,知識跨度大,熟練掌握相關(guān)知識點,能較好的完成本題。

1)二氧化碳為共價化合物,碳與氧原子間共用四個電子,電子式為

2)根據(jù)蓋斯定律作答,根據(jù)CO的燃燒熱有①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H1283.0kJmol1,②H2Ol=H2O(g) △H2+44kJmol1,③2CH3OHg)+CO2gCH3OCOOCH3g)+H2Og△H315.5kJmol1,所要求的方程式為上述三個方程式①+③-②即可得到,則△H=△H1-△H2+△H3=-342.5 kJmol1 。該反應(yīng)的H<0,S<0,根據(jù)吉布斯自由能可知,低溫時,G<0 ,反應(yīng)可自發(fā)進行。

3① 2CH3OHg)+CO2gCH3OCOOCH3g)+H2Og)根據(jù)平衡常數(shù)的概念有,

② v正(CH3OH)=2v逆(CO2),速率方向相反,比例正確,能說明達到平衡,A正確。若開始只充入反應(yīng)物,CH3OCOOCH3H2O的物質(zhì)的量之比始終保持不變,故不能說明是否平衡,B錯誤。容器容積一定,氣體質(zhì)量不變,密度始終不變,不能說明已打平衡,C錯誤。該反應(yīng)是一個氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),恒容下,壓強不變,說明氣體的物質(zhì)的量不再變化,可以說明達到平衡,D正確。故選AD。

由圖可知,反應(yīng)10小時時,TON較大,10小時后,TON變化不明顯,故最佳反應(yīng)時間為10小時。6小時內(nèi),甲醇的物質(zhì)的量改變值為(35-20*6*10-5mol=9*10-4mol,濃度改變值為9*10-4mol/0.1L=9*10-3mol/L,甲醇的速率為9*10-3/6=1.5*10-3molL1h-1),DMC的速率為甲醇的1/2,所以410h內(nèi)DMC的平均反應(yīng)速率是7.5×10-4 molL1h-1。

4)該電池為燃料電池,A極通入燃料CH3OCOOCH3,做負極,發(fā)生氧化反應(yīng),電解質(zhì)為KOH,負極反應(yīng)為CH3OCOOCH3-12e-+18OH-= 3CO32-+ 12H2O

練習冊系列答案
相關(guān)習題

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【題目】【加試題】苯甲醛(微溶于水、易溶于有機溶劑,密度約等于水的密度)在堿性條件下發(fā)生歧化反應(yīng)可以制備苯甲醛(在水中溶解度不大,易溶于有機溶劑,密度約等于水的密度)、苯甲酸。反應(yīng)原理如下:

2C6H5CHO+NaOHC6H5CH2OH+C6H5COONa

C6H5COONa+HCl C6H5COOH+NaCl

相關(guān)物質(zhì)物理性質(zhì)如下表:

苯甲醛

苯甲醇

苯甲酸

沸點/℃

178

205

249

80

熔點/℃

26

-15

122

5.5

苯甲酸在水中的溶解度

17℃

25℃

100℃

0.21g

0.34g

5.9g

實驗流程如下:

(1)第Ⅰ步需連續(xù)加熱1小時(如圖1),其中加熱混合固定裝置為畫出。

儀器A的名稱為_______,若將儀器B改為儀器C,效果不如B,說明原因:_______。

(2)操作②有關(guān)分液漏斗的使用不正確的是_______

A.分液漏斗在使用之前必須檢驗是否漏水

B.分液漏斗內(nèi)的液體不能過多,否則不利于振蕩

C.充分振蕩后將分液漏斗置于鐵架臺上靜置,分層后立即打開旋塞進行分液

D.分液時待下層液體放完后立即關(guān)閉旋塞,換掉燒杯再打開旋塞使上層液體流下

(3)操作③是用沸水浴加熱蒸餾,再進行操作④(如圖2),收集______℃的餾分。圖2中有一處明顯錯誤,正確的應(yīng)改為_____________

(4)抽濾時(如圖3)燒杯中苯甲酸晶體轉(zhuǎn)入布氏漏斗時,杯壁上還粘有少量晶體,用_____沖洗杯壁上殘留的晶體。抽濾完成后用少量冰水對晶體進行洗滌,洗滌應(yīng)____________。

(5)用電子天平準確稱取0.2440g苯甲酸于錐形瓶中加100mL蒸餾水溶解(必要時可以加熱),再用0.1000mol/L的標準氫氧化鈉溶液滴定,共消耗標準氫氧化鈉溶液19.20mL,苯甲酸的純度為_____%。

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【題目】現(xiàn)有三組溶液:汽油和氯化鈉溶液 39%的乙醇溶液 氯化鈉和單質(zhì)溴的水溶液,分離以上各混合液的正確方法依次是

A 分液、萃取、蒸餾 B 萃取、蒸餾、分液

C 分液、蒸餾、萃取 D 蒸餾、萃取、分液

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【題目】下列有機物分子中,所有的碳原子可能不處于同一平面上的是

A. CH2=CH-CH3

B. C6H5-CH=CH2

C. C6H5-CH3

D. CH2=CH2

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【題目】甲苯分子中苯環(huán)上的一個氫被-C4H9原子團取代形成的有機物共有

A. 8種 B. 12種 C. 10種 D. 16種

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A. 三種溶液pH的比較&gt;&gt;

B. 反應(yīng)結(jié)束后所得兩溶液中,c(CH3COO-)&gt;c(SCN-)

C. 上述三種溶液中水電離的電離度:NaHCO3&gt;CH3COOH&gt;HSCN

D. 反應(yīng)所得的溶液中:c(CH3COO-) + c(CH3COOH) = 0.1mol/L

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【題目】一定條件下在2L的密閉容器中,充入2mol SO2和1molO2發(fā)生反應(yīng):2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)△H=﹣196kJmoL-1,當氣體的總物質(zhì)的量減少0.8mol時反應(yīng)達到平衡,下列有關(guān)敘述不正確的是(

A.保持溫度不變,向平衡后的容器中再充入1molSO2和0.5molO2時,V(正)>V(逆)

B.相同溫度下,起始時向容器中充入2mol SO3,達平衡時SO3的轉(zhuǎn)化率為20%

C.平衡混合氣體中S02的物質(zhì)的量為1.2mol

D.保持其他條件不變,若起始時向容器中充入2molSO3,達平衡時吸收39.2kJ的熱量

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【題目】光纖通信是70年代后期發(fā)展起來的一種新型通信技術(shù),目前長距離光纖通信系統(tǒng)已投入使用,光纖通信的光導(dǎo)纖維是由下列哪種物質(zhì)經(jīng)特殊工藝制成的

A.石墨 B.石英 C.石灰石 D.高純硅

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【題目】合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。分析下表數(shù)據(jù),不能形成合金的是

Na

Cu

A1

Fe

熔點/℃

97.8

1 083

660

1 535

沸點/℃

883

2 567

2 467

2 750

A. CuA1 B. FeNa C. FeCu D. A1Na

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