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菁優(yōu)網(wǎng)二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體,可作為一種新型能源.由合成氣(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制備二甲醚,其中的主要過程包括以下四個反應:
甲醇合成反應:
(ⅰ)CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1=-90.1kJ?mol-1
(ⅱ)CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-49.0kJ?mol-1
水煤氣變換反應:
(ⅲ)CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H3=-41.1kJ?mol-1
二甲醚合成反應:
(ⅳ)2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24.5kJ?mol-1
回答下列問題:
(1)Al2O3是合成氣直接制備二甲醚反應催化劑的主要成分之一,工業(yè)上從鋁土礦制備較高純度Al2O3的主要工藝流程是
Al2O3(鋁土礦)+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4;NaAl(OH)4+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3;2Al(OH)3
Al2O3+3H2O;
Al2O3(鋁土礦)+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4;NaAl(OH)4+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3;2Al(OH)3
Al2O3+3H2O;
(以化學方程式表示).
(2)分析二甲醚合成反應(Ⅳ)對于CO轉(zhuǎn)化率的影響
消耗甲醇,促進甲醇合成反應(Ⅰ)平衡右移,CO轉(zhuǎn)化率增大;生成的H2O,通過水煤氣變換反應(Ⅲ)消耗部分CO
消耗甲醇,促進甲醇合成反應(Ⅰ)平衡右移,CO轉(zhuǎn)化率增大;生成的H2O,通過水煤氣變換反應(Ⅲ)消耗部分CO

(3)由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物的水蒸氣)的熱化學方程式為
2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ?mol-1
2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ?mol-1
.根據(jù)化學反應原理,分析增加壓強對直接制備二甲醚反應的影響
該反應分子數(shù)減少,壓強升高使平衡右移,CO和H2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加.壓強升高使CO和H2濃度增加,反應速率增大
該反應分子數(shù)減少,壓強升高使平衡右移,CO和H2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加.壓強升高使CO和H2濃度增加,反應速率增大

(4)有研究者在催化劑(含Cu-Zn-Al-O和Al2O3)、壓強為5.0MPa的條件下,由H2和CO直接制備二甲醚,結(jié)果如圖所示.其中CO轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低的原因是
反應放熱,溫度升高,平衡左移
反應放熱,溫度升高,平衡左移

【答案】Al2O3(鋁土礦)+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4;NaAl(OH)4+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3;2Al(OH)3
Al2O3+3H2O;;消耗甲醇,促進甲醇合成反應(Ⅰ)平衡右移,CO轉(zhuǎn)化率增大;生成的H2O,通過水煤氣變換反應(Ⅲ)消耗部分CO;2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ?mol-1;該反應分子數(shù)減少,壓強升高使平衡右移,CO和H2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加.壓強升高使CO和H2濃度增加,反應速率增大;反應放熱,溫度升高,平衡左移
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:38引用:3難度:0.5
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  • 1.乙醇是重要的有機化工原料,可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn).回答下列問題:(1)間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應生成硫酸氫乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇.寫出相應反應的化學方程式
     

    (2)已知:甲醇脫水反應:2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)     H1=-23.9kJ?mol-1
    甲醇制烯烴反應:2CH3OH(g)═C2H4(g)+2H2O(g)△H2=-29.1kJ?mol-1
    乙醇異構(gòu)化反應:C2H5OH(g)═CH3OCH3(g)△H3=+50.7kJ?mol-1
    則乙烯氣相直接水合反應:C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)的△H=
     
    kJ?mol-1.與間接水合法相比,氣相直接水合法的優(yōu)點是
     

    (3)如圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關系 (其中nH2O:nC2H4=1:1).①圖中壓強菁優(yōu)網(wǎng)
    p1、p2、p3、p4的大小順序為
     
    ,理由是
     

    ②氣相直接水合法常用的工藝條件為:磷酸/硅藻土為催化劑,反應溫度290℃、壓強6.9MPa,nH2O:nC2H4
    =0.6:1.乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%.若要進一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率,除了可以適當改變反應溫度和壓強外,還可以采取的措施有
     
          (一條).

    發(fā)布:2024/11/4 8:0:2組卷:47引用:1難度:0.5
  • 2.乙醇是重要的有機化工原料,可由乙烯氣相直接水合成法或間接水合成法生產(chǎn),回答下列問題:
    (1)間接水合成法是指將乙烯與濃硫酸反應生成硫酸氫乙酯C2H5OSO3H),再水解成乙醇,寫出相應的化學方程式
     
    ;(2)已知:
    甲醇脫水反應2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=-23.9kJ?mol-1
    甲醇制烯烴反應2CH3OH(g)=C2H4(g)+H2O(g)△H2=-29.1kJ?mol-1
    乙醇異構(gòu)化反應CH3CH2OH(g)=CH3OCH3(g)△H3=+50.7kJ?mol-1
    則乙烯氣相直接水合反應C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的△H=
     
     kJ?mol-1.與間接水合法相比,氣相直接水合法的優(yōu)點是
     
    。
    (3)圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關系(其中
    n
    H
    2
    O
    n
    C
    2
    H
    4
    =1:1)。菁優(yōu)網(wǎng)
    ①圖中壓強(P1,P2,P3,P4)大小順序為
     
    ,理由是
     
    ;
    ②列式計算乙烯水合制乙醇反應在圖中A點的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù));
    ③氣相直接水合法常采用的工藝條件為:磷酸/硅藻土為催化劑,反應溫度290℃,壓強6.9MPa,nH2O:nC2H4=0.6:1,乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%,若要進一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率,除了可以適當改變反應溫度和壓強外,還可以采取的措施有
     
    、
     
    。

    發(fā)布:2024/11/4 8:0:2組卷:57引用:1難度:0.5
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.用氮化硅陶瓷代替金屬制造發(fā)動機的耐熱部件,能大幅度提高發(fā)動機的熱效率.工業(yè)上用化學氣相沉積法制備氮化硅,其反應如下:
    3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)?Si3N4(s)+12HCl(g)
    在溫度T0下的2L密閉容器中,加入0.30mol SiCl4、0.20mol N2、0.36mol H2進行上述反應,2min后達到平衡,測得固體的質(zhì)量增加了2.80g.
    (1)SiCl4的平均反應速率為
     
    ;
    (2)平衡后,若改變溫度,SiCl4(g)的轉(zhuǎn)化率與溫度變化的關系如圖所示,下列說法正確的是:
     

    A.該反應△H<0
    B.若混合氣體的總質(zhì)量不變,表明上述反應已達到平衡狀態(tài)
    C.其他條件不變,增大Si3N4的物質(zhì)的量,平衡向左移動
    D.降低溫度,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大
    (3)表為不同溫度下該反應的平衡常數(shù),其他條件相同時,在
     
    (填“T1”、“T2”、“T3”)溫度下反應達到平衡所需時間最長:
    溫度T T1 T2 T3
    平衡常數(shù)K 1.2 2.5 10
    (4)該反應的原子利用率為
     
    ;
    (5)工業(yè)上制備SiCl4的反應流程中需用到硅單質(zhì),寫出工業(yè)制粗硅的化學反應方程式:
     

    發(fā)布:2024/10/27 17:0:2組卷:13引用:1難度:0.5
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