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含碳物質(zhì)在日常生活極為常見,它們之間的相互轉(zhuǎn)化在化學工業(yè)中有著廣泛的應用。
(Ⅰ)(1)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖所示,寫出電極A中發(fā)生的電極方程式:
CO-2e-+
CO
2
-
3
=2CO2
CO-2e-+
CO
2
-
3
=2CO2
、
H2-2e-+
CO
2
-
3
=CO2+H2O
H2-2e-+
CO
2
-
3
=CO2+H2O
;
(Ⅱ)二甲醚(CH3OCH3)是重要的化工原料,可用CO和H2制得,總反應的熱化學方程式如下:2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH1=-206.0kJ?mol-1
工業(yè)中采用“一步法”,通過復合催化劑使下列甲醇合成和甲醇脫水反應同時進行:
?。状己铣煞磻篊O(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH2
ⅱ.2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH3=-24.0kJ?mol-1
(2)起始時向容器中投入2.5molCO和4molH2測得某時刻上述總反應中放出的熱量為154.5kJ,此時CO的轉(zhuǎn)化率為
60%
60%
;
(3)計算甲醇合成反應的ΔH2=
-91
-91
kJ?mol-1
(4)甲醇脫水反應2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)在某溫度下的化學平衡常數(shù)為400。此溫度下,在某體積為2L的恒容密閉容器中加入一定量的CH3OH(g),測得某時刻各組分物質(zhì)的量如下表所示。此時反應
平衡狀態(tài)
平衡狀態(tài)
(填“朝正向進行”、“處于平衡狀態(tài)”或“朝逆向進行”)。
物質(zhì) CH3OH CH3OCH3 H2O
物質(zhì)的量/(mol) 0.02 0.4 0.4
ⅲ.CH3OH(g)+H2O(g)?CO2(g)+3H2(g)ΔH=+48.8kJ?mol-1。
(5)生產(chǎn)二甲醚的過程中存在以下副反應,與甲醇脫水反應形成競爭:將反應物混合氣按進料比n(CO):n(H2)=1:2通入反應裝置,選擇合適的催化劑。在一定溫度和壓強下,測得二甲醚的選擇性分別如圖1、圖2所示(不考慮催化劑失活)。
資料:二甲醚的選擇性是指轉(zhuǎn)化為二甲醚的CO在全部CO反應物中所占的比例。

①圖1中,溫度高于265℃后,二甲醚選擇性降低的原因是
副反應CH3OH(g)+H2O(g)?CO2(g)+3H2(g)ΔH=+48.8kJ/mol為吸熱反應,平衡正向移動,副產(chǎn)物增大,二甲醚選擇性降低
副反應CH3OH(g)+H2O(g)?CO2(g)+3H2(g)ΔH=+48.8kJ/mol為吸熱反應,平衡正向移動,副產(chǎn)物增大,二甲醚選擇性降低

②圖2中,溫度一定,壓強增大,二甲醚選擇性增大的原因是
主反應2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)氣體物質(zhì)的量不變,無影響,則二甲醚選擇性增大
主反應2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)氣體物質(zhì)的量不變,無影響,則二甲醚選擇性增大
。

【答案】CO-2e-+
CO
2
-
3
=2CO2;H2-2e-+
CO
2
-
3
=CO2+H2O;60%;-91;平衡狀態(tài);副反應CH3OH(g)+H2O(g)?CO2(g)+3H2(g)ΔH=+48.8kJ/mol為吸熱反應,平衡正向移動,副產(chǎn)物增大,二甲醚選擇性降低;主反應2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)氣體物質(zhì)的量不變,無影響,則二甲醚選擇性增大
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:10引用:1難度:0.6
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    發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:31引用:4難度:0.7
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    ②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ?mol-1

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    (1)如圖1是該反應在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線.
    ①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1
    K2(填“>”、“<”或“=”).
    ②以下有關(guān)說法正確的是
     

    a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化則可逆反應達到平衡
    b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應達到平衡
    c.使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產(chǎn)率
    d.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應,達到平衡后,測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為80%
    (2)已知在常溫常壓下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
    則:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
     
    kJ?mol-1
    (3)2009年10月,中國科學院長春應用化學研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動式電堆.甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示.
    ①該電池正極的電極反應式為
     

    ②工作一段時間后,當6.4g甲醇完全反應生成CO2時,有
     
    個電子發(fā)生轉(zhuǎn)移.
    (4)以上述電池做電源,用圖3所示裝置,在實驗室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過程中,發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁,原因是
     
     
    (用相關(guān)的電極反應式和離子方程式表示)

    發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:25引用:3難度:0.5
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