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二甲醚是一种重要的清洁燃料.合成二甲醚是解决能源危机的研究方向之一.(1)用CO2和H2可以合成二甲醚(CH3OCH3)已知:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H=-90.7kJ•mol-12CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H
题目详情
二甲醚是一种重要的清洁燃料.合成二甲醚是解决能源危机的研究方向之一.
(1)用CO2和H2可以合成二甲醚(CH3OCH3)
已知:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H=-90.7kJ•mol-1
2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ•mol-1
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ•mol-1
则反应2CO2(g)+6H2(g)→CH3OC3(g)+3H2O(g)的△H=___
(2)已知在一定温度下,以下三个反应的平衡常数为K1、K2、K3:
C(s)+CO2(g)⇌2CO(g) K1
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) K2
C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g) K3
则K1、K2、K3之间的关系是___
(3)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池可以提升能量利用率.利用二甲醚酸性介质燃料电池电解100mL 1mo1•L-1的食盐水(惰性电极),电解一段时间后,收集到标况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)
①二甲醚燃料电池的负极反应式为___.
②电解后溶液的pH=___
(4)工业合成氨的反应为:N2(g)+3H2 (g)⇌2NH3 (g)△H=-92.4kJmol-1
已知合成氨反应在某温度下2L的密闭绝热容器中进行,测得数据如下表:
根据表中数据计算:
①0min~1min内N2的平均反应速率为___
②该条件下反应的平衡常数K=___(保留两位小数)
③反应达到平衡后,若往平衡体系中再加入N2、H2、NH3各1mol,
化学平衡向___(填“正向”、“逆向”或“不移动”),该反应的平衡常数K___(填“变大”“减小”或“不变”)
(5)常温下,将0.2mol•L-1HCOOH和0.1mol•L-1NaOH溶液等体积混合,所得溶液的pH<7,说明HCOOH的电离程度___HCOONa的水解程度(填“大于”或“小于”).该溶液中[HCOOH]-[OH-]+[H+]=___mol•L-1.
(1)用CO2和H2可以合成二甲醚(CH3OCH3)
已知:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H=-90.7kJ•mol-1
2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ•mol-1
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ•mol-1
则反应2CO2(g)+6H2(g)→CH3OC3(g)+3H2O(g)的△H=___
(2)已知在一定温度下,以下三个反应的平衡常数为K1、K2、K3:
C(s)+CO2(g)⇌2CO(g) K1
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) K2
C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g) K3
则K1、K2、K3之间的关系是___
(3)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池可以提升能量利用率.利用二甲醚酸性介质燃料电池电解100mL 1mo1•L-1的食盐水(惰性电极),电解一段时间后,收集到标况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)
①二甲醚燃料电池的负极反应式为___.
②电解后溶液的pH=___
(4)工业合成氨的反应为:N2(g)+3H2 (g)⇌2NH3 (g)△H=-92.4kJmol-1
已知合成氨反应在某温度下2L的密闭绝热容器中进行,测得数据如下表:
不同时间各物质的物质的量/mol | |||||
0min | 1min | 2min | 3min | 4min | |
N2 | 1.50 | n1 | 1.20 | n3 | 1.00 |
H2 | 4.50 | 4.20 | 3.60 | n4 | 3.00 |
NH3 | 0.00 | 0.20 | n2 | 1.00 | 1.00 |
①0min~1min内N2的平均反应速率为___
②该条件下反应的平衡常数K=___(保留两位小数)
③反应达到平衡后,若往平衡体系中再加入N2、H2、NH3各1mol,
化学平衡向___(填“正向”、“逆向”或“不移动”),该反应的平衡常数K___(填“变大”“减小”或“不变”)
(5)常温下,将0.2mol•L-1HCOOH和0.1mol•L-1NaOH溶液等体积混合,所得溶液的pH<7,说明HCOOH的电离程度___HCOONa的水解程度(填“大于”或“小于”).该溶液中[HCOOH]-[OH-]+[H+]=___mol•L-1.
▼优质解答
答案和解析
(1)利用盖斯定律进行计算,将三个方程式进行形式变换,
2CO(g)+4H2(g)=2CH3OH(g)△H=-181.4 kJ•mol-1
2CH3OH(g=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5 kJ•mol-1
2CO2(g)+2H2(g)=2CO(g)+2H2O(g)△H=+82.4 kJ•mol-1
三式相加得:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-122.5 kJ•mol-1,故答案:-122.5 kJ•mol-1;
(2)根据化学方程式可知:K1=
,K2=
,K3=
,所以:K3=K1×K2;故答案为:K3=K1•K2;
(3)①原电池负极发生氧化反应,二甲醚在负极放电,酸性条件下生成二氧化碳,电极反应式为:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+;故答案为:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+;
②由方程式:2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
2 2 22.4
10-3
×100mL×1mol/L 0.1 2.24L
由题可知:之后反应为直接电解水,溶液pH值不改变,c(H+)=
=10-14,所以pH=14,故答案为14;
(4)①反应1min内,反应速率v(N2)=
=0.15mol•L-1•min-1,故0min~1min内N2的平均反应速率为:0.15÷3=0.05mol/(L•min),故答案为:0.05mol•L-1•min-1;
②已知合成氨反应,3min成氨气1mol,则
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
起始量(mol) 1.5 4.5 0
变化量(mol) 0.5 1.5 1
平衡量(mol) 1 3 1
此温度下,平衡浓度为c(N2)=0.5mol/L,c(H2)=1.5mol/L,c(NH3)=0.5mol/L,该反应的平衡常数K=
=
≈O.015,故答案为:0.15;
③反应达到平衡后,若维持容器体积不变,温度不变,往平衡体系中加入H2、N2和NH3各1mol,则此时各物质的浓度为:N2为0.5mol/L+0.5mol/L=1mol/L,H2为1.5mol/L+0.5mol/L=2mol/L,NH3为0.5mol/L+0.5mol/L=1mol/L,故浓度商Qc=
<0.15,故反应向正反应进行,平衡常数只与温度有关,该反应为放热反应,处于绝热容器中,温度升高,故平衡常数减小,故答案为:正向;减小;
(5)酸的物质的量是碱的物质的量的2倍,且酸碱都是一元的,反应后生成等物质的量的HCOOH和HCOONa;如果酸电离的程度大于盐水解的程度,溶液呈酸性,pH<7,故电离大于水解,此溶液中存在:c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-)①,c(HCOO-)+c(HCOOH)=2(Na+)=0.1mol/L②,故联立①②得出:[HCOOH]-[OH-]+[H+]=0.05,故答案为:大于;0.05.
2CO(g)+4H2(g)=2CH3OH(g)△H=-181.4 kJ•mol-1
2CH3OH(g=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5 kJ•mol-1
2CO2(g)+2H2(g)=2CO(g)+2H2O(g)△H=+82.4 kJ•mol-1
三式相加得:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-122.5 kJ•mol-1,故答案:-122.5 kJ•mol-1;
(2)根据化学方程式可知:K1=
c2(CO) |
c(CO2) |
c(H2)×c(CO2) |
c(CO)×c(H2O) |
c(CO)×c(H2) |
c(H2O) |
(3)①原电池负极发生氧化反应,二甲醚在负极放电,酸性条件下生成二氧化碳,电极反应式为:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+;故答案为:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+;
②由方程式:2NaCl+2H2O
| ||
2 2 22.4
10-3
L |
mL |
由题可知:之后反应为直接电解水,溶液pH值不改变,c(H+)=
10-14 | ||
|
(4)①反应1min内,反应速率v(N2)=
| ||
1min |
②已知合成氨反应,3min成氨气1mol,则
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
起始量(mol) 1.5 4.5 0
变化量(mol) 0.5 1.5 1
平衡量(mol) 1 3 1
此温度下,平衡浓度为c(N2)=0.5mol/L,c(H2)=1.5mol/L,c(NH3)=0.5mol/L,该反应的平衡常数K=
c2(NH3) |
c(N2)×c3(H2) |
0.52 |
0.5×1.53 |
③反应达到平衡后,若维持容器体积不变,温度不变,往平衡体系中加入H2、N2和NH3各1mol,则此时各物质的浓度为:N2为0.5mol/L+0.5mol/L=1mol/L,H2为1.5mol/L+0.5mol/L=2mol/L,NH3为0.5mol/L+0.5mol/L=1mol/L,故浓度商Qc=
12 |
1×23 |
(5)酸的物质的量是碱的物质的量的2倍,且酸碱都是一元的,反应后生成等物质的量的HCOOH和HCOONa;如果酸电离的程度大于盐水解的程度,溶液呈酸性,pH<7,故电离大于水解,此溶液中存在:c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-)①,c(HCOO-)+c(HCOOH)=2(Na+)=0.1mol/L②,故联立①②得出:[HCOOH]-[OH-]+[H+]=0.05,故答案为:大于;0.05.
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