一 2016年4月2016届高三第三次全国大联考新课标1卷
28.(14分)CO和H2是工业上重要的合成气。
(1)工业上利用CO和H2合成甲醇的原理可表示为:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=a kJ/mol
已知:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=—283 kJ•mol—1
CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g) +2H2O(g) △H=—725kJ•mol—1
若要计算CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的△H,还需要知道反应(用化学方程式表示): 的焓变。
(2)在Cu2O/ZnO做催化剂的条件下,将1molCO(g)和2molH2(g)充入容积为2L的密闭容器中合成CH3OH(g),反应过程中,CH3OH(g)的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如下图所示:
根据题意回答下列问题:
①在300℃时,平衡常数K= ;
②在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2) = 。
③若其它条件不变,对处于Z点的体系,将体积压缩至原来的1/2,达到新的平衡后,下列有关该体系的说法正确的是 。
a.氢气的浓度与原平衡比减少 b.正、逆反应速率都加快
c.甲醇的物质的量增加 d.重新平衡时n(CO) /n(CH3OH)增大
(3)利用合成气还可以制备二甲醚。将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1L的反应器中,一定条件下发生反应:4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法不正确的是 。
A.△H <0
B.P1<P2<P3
C.若在P3和316℃时,起始时n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率大于50%(4)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。
(5)图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为 。
图1 图2 图3
二 2016年4月2016届高三第三次全国大联考新课标2卷
27.(14分)二甲醚又称甲醚,简称DME,熔点-141.5 ℃,沸点-24.9 ℃,与石油液化气(LPG)相似,被誉为“21世纪的清洁燃料”。制备原理如下:
I.由天然气催化制备二甲醚:
①2CH4(g)+O2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H1
II.由合成气制备二甲醚:
②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ∆H2=-90.7 kJ•mol-1
③2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H3
回答下列问题:
(1)若甲烷和二甲醚的燃烧热分别是890.3 kJ•mol-1、1453.0 kJ•mol-1;1mol液态水变为气态水要吸收44.0 kJ的热量。反应③中的相关的化学键键能数据如下:
化学键 H-H C-O H-O(水) H-O(醇) C-H
E/(kJ.mol-1) 436 343 465 453 413
则∆H1=__________kJ•mol-1、∆H3=__________kJ•mol-1
(2)反应①的化学平衡常数表达式为___________________________。
制备原理I中,在恒温、恒容的密闭容器中合成,将气体按n(CH4):n(O2)=2:1混合,能正确反映反应①中CH4的体积分数随温度变化的曲线是_______________。