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(gè)反應(yīng):
甲醇合成反應(yīng):
(?。〤O(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(yīng):
(ⅲ)CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H3=-41.1kJ?mol-1
二甲醚合成反應(yīng):
(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(yīng)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(xué)方程式表示).
(2)分析二甲醚合成反應(yīng)(Ⅳ)對(duì)于CO轉(zhuǎn)化率的影響消耗甲醇,促進(jìn)甲醇合成反應(yīng)(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(yīng)(Ⅲ)消耗部分CO消耗甲醇,促進(jìn)甲醇合成反應(yīng)(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(yīng)(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(xué)方程式為2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ?mol-12CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ?mol-1.根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理,分析增加壓強(qiáng)對(duì)直接制備二甲醚反應(yīng)的影響該反應(yīng)分子數(shù)減少,壓強(qiáng)升高使平衡右移,CO和H2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加.壓強(qiáng)升高使CO和H2濃度增加,反應(yīng)速率增大該反應(yīng)分子數(shù)減少,壓強(qiáng)升高使平衡右移,CO和H2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加.壓強(qiáng)升高使CO和H2濃度增加,反應(yīng)速率增大.
(4)有研究者在催化劑(含Cu-Zn-Al-O和Al2O3)、壓強(qiáng)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(yīng)放熱,溫度升高,平衡左移反應(yīng)放熱,溫度升高,平衡左移.
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【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(jìn)甲醇合成反應(yīng)(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(yīng)(Ⅲ)消耗部分CO;2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ?mol-1;該反應(yīng)分子數(shù)減少,壓強(qiáng)升高使平衡右移,CO和H2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加.壓強(qiáng)升高使CO和H2濃度增加,反應(yīng)速率增大;反應(yīng)放熱,溫度升高,平衡左移
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:38引用:3難度:0.5
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1.一定條件下,將NO(g)和O2(g)按物質(zhì)的量之比2:1充入反應(yīng)容器,發(fā)生反應(yīng):2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)。其他條件相同時(shí),分別測得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng) (p1、p2)下隨溫度變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/5 7:30:1組卷:233引用:9難度:0.5 -
2.乙烯氣相直接水合反應(yīng)制備乙醇的方程式為:C2H4(g)+H2O(g)?C2H5OH(g),乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化關(guān)系如圖所示(起始時(shí),n(H2O)=n(C2H4)=1mol,容器體積為1L)。下列分析正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/2 8:0:1組卷:44引用:2難度:0.6 -
3.乙醇是重要的有機(jī)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(yīng)生成硫酸氫乙酯C2H5OSO3H),再水解成乙醇,寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式
甲醇脫水反應(yīng)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=-23.9kJ?mol-1
甲醇制烯烴反應(yīng)2CH3OH(g)=C2H4(g)+H2O(g)△H2=-29.1kJ?mol-1
乙醇異構(gòu)化反應(yīng)CH3CH2OH(g)=CH3OCH3(g)△H3=+50.7kJ?mol-1
則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的△H=
(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(qiáng)的關(guān)系(其中:nH2O=1:1)。nC2H4
①圖中壓強(qiáng)(P1,P2,P3,P4)大小順序?yàn)?
②列式計(jì)算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp=
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(yīng)溫度290℃,壓強(qiáng)6.9MPa,nH2O:nC2H4=0.6:1,乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%,若要進(jìn)一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率,除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)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
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