二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型能源,它清洁、高效、具有优良的环保性能。Ⅰ.工业制备二甲醚的生产流程如下:催化反应室中(压强2.0~10.0 MPa
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二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型能源,它清洁、高效、具有优良的环保性能。 Ⅰ.工业制备二甲醚的生产流程如下:
催化反应室中(压强2.0~10.0 MPa,温度230~280℃)进行下列反应: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)ΔH=-90.7 kJ/mol ① 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-23.5 kJ/mol ② CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2 kJ/mol ③ (1)甲烷氧化可制得合成气,反应如下:CH4(g)+O2(g) CO(g)+2H2(g) ΔH=-35.6 kJ/mol。该反应是 反应(填“自发”或“非自发”)。 (2)催化反应室中总反应3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH= 。830℃时反应③的K=1.0,则在催化反应室中反应③的K 1.0(填“>”、“<”或“=”)。 (3)上述反应中,可以循环使用的物质有 。 Ⅱ.如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。b电极是 极。
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答案
Ⅰ.(1)自发 (2)-246.1 kJ/mol > (3)CO、H2、甲醇和水 Ⅱ.正 |
解析
Ⅰ.(1)反应后气体的物质的量增大,混乱度增加,熵增大,ΔS>0,由复合判据得该反应能自发进行。 (2)反应3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)可利用题给的三个反应,将①×2+②+③得到,则ΔH=-90.7 kJ/mol×2+(-23.5 kJ/mol)+(-41.2 kJ/mol)=-246.1 kJ/mol;因为催化反应室中的温度低于830℃,温度降低,反应③的平衡向正反应方向移动,故K>1.0。 (3)从流程图中可以看出排出的物质CO、H2、甲醇和水在反应①、②、③中可以作为反应物,故均可以循环利用。 Ⅱ.燃料电池中通入O2的一极发生还原反应,即b电极是正极。 |
举一反三
已知:HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-12.1 kJ·mol-1;HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则HCN在水溶液中电离的ΔH等于A.-69.4 kJ·mol-1 | B.-45.2 kJ·mol-1 | C.+45.2 kJ·mol-1 | D.+69.4 kJ·mol-1 |
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在25 ℃、101 kPa时,CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃烧热分别是-890.3 kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1和-393.5 kJ·mol-1,则CH4(g)—→C(s)+2H2(g)的ΔH是A.-74.8 kJ·mol-1 | B.+74.8 kJ·mol-1 | C.-211.0 kJ·mol-1 | D.+211.0 kJ·mol-1 |
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根据下列条件计算有关反应的焓变: (1)已知: Ti(s)+2Cl2(g)===TiCl4(l) ΔH=-804.2 kJ·mol-1 2Na(s)+Cl2(g)==="2NaCl(s)" ΔH=-882.0 kJ·mol-1 Na(s)===Na(l) ΔH=+2.6 kJ·mol-1 则反应TiCl4(l)+4Na(l)===Ti(s)+4NaCl(s)的ΔH= kJ·mol-1。 (2)已知下列反应数值:
序号
| 化学反应
| 反应热
| ①
| Fe2O3(s)+3CO(g)=== 2Fe(s)+3CO2(g)
| ΔH1=-26.7 kJ·mol-1
| ②
| 3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g)
| ΔH2=-50.8 kJ·mol-1
| ③
| Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g)
| ΔH3=-36.5 kJ·mol-1
| ④
| FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g)
| ΔH4
| 则反应④的ΔH4= kJ·mol-1。 |
(1)在焙烧炉中发生反应: ①Fe2O3(s)+3C(s) ===2Fe(s)+3CO(g) ΔH=-492.7 kJ·mol-1 ②3CO(g)+Fe2O3(s) ===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=+25.2 kJ·mol-1 则2Fe2O3(s)+3C(s) ===4Fe(s)+3CO2(g) ΔH= kJ·mol-1。 (2)天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛。甲烷蒸汽转化法制H2的主要转化反应如下: CH4(g)+H2O(g) ===CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ·mol-1 CH4(g)+2H2O(g) ===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165.0 kJ·mol-1 上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒,必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是 。 |
肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如下图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、O=O为500、N—N为154,则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是 |
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