问题详情:
.*醇(CH3OH)的合成与应用具有广阔的发展前景。
Ⅰ.合成*醇的部分工艺流程如下:
(1)**与水蒸气反应制备合成*醇的原料气CO、CO2和H2。CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) 、∆H =+206.2 kJ·mol-1,CO(g) + H2O(g) =CO2(g) + H2(g)∆H =˗41.0 kJ·mol-1,**与水蒸气反应生成CO2和H2的热化学方程式为________。
(2)在催化剂的作用下,200~300℃时,合成反应器内发生反应:ⅰ. CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)∆H<0,ⅱ2(g)+3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)∆H<0。
①一段时间内,记录合成反应器出、入口样品的温度,数据如图所示。曲线_________是合成反应器出口样品的温度。
②如果你是工程师,请对合成反应器中压强的控制提出建议并说明理由:_______。合成反应器中有少量的副反应,会生成二*醚(CH3OCH3)、***酯等。已知沸点:*醇 64.7℃;二*醚 -24.9℃;***酯32.0℃。
③CO和H2生成二*醚的化学方程式是_________。
④从合成反应器出来的产品经分离提纯可以得到*醇,请简述该方法_______。
Ⅱ.下图为*醇燃料电池的示意图。
(3)①负极的电极反应式是_______。
②质子交换膜材料的合成是燃料电池的核心技术。我国科研人员研发的一种质子交换膜材料的结构片段如下,它由三种单体缩聚而成。
已知:ROH + R’Cl → R—O—R’ + HCl,单体的结构简式是: 、 _____、___。
【回答】
(1). CH4(g) + 2H2O(g) =CO2(g) + 4H2(g) DH = +165.2kJ·mol-1 (2). a (3). 适当加压。加压能使该反应速率增大、原料转化率升高,也会增加设备和动力成本 (4). 2CO+4H2 CH3OCH3+ H2O (5). 降温冷凝得到液态*醇粗品再蒸馏提纯 (6). CH3OH-6e-+H2O = CO2+6H+ (7). (8). 或
【解析】
【分析】
I、(1)应用盖斯定律写出热化学方程式;
(2)①两个反应都是放热反应,合成反应器出口样品的温度更高一些;
②两个反应都是气体体积减小的反应,从平衡的角度来看,高压更合适,但是压强高,意味着设备要好,这就需要加大成本的投入,因此需要适当加压;
③题中告知反应物和生成物,写完整方程式即可;
④题中给出了几个物质的沸点,*醇的沸点较高,且和其他物质的沸点相差较大,可以通过降温冷凝的方法得到*醇;
II、(3)①燃料电池的构造中有质子交换膜,则说明反应中产生H+,故负极电极反应为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+;
②结合题中给出的方程式分析即可。
【详解】I、(1)根据盖斯定律,将两个热化学方程式加起来得:CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ∆H=+165.2kJ·mol-1;
(2)①两个反应都是放热反应,合成反应器出口样品的温度更高一些,故选a;
②两个反应都是气体体积减小的反应,从平衡的角度来看,增大压力,能使该反应速率增大、原料转化率升高,但是压强高,意味着设备要好,这就需要加大成本的投入,因此需要适当加压;
③CO和H2生成二*醚的化学方程式为:2CO+4H2CH3OCH3+H2O;
④题中给出了几个物质的沸点,*醇的沸点较高,且和其他物质的沸点相差较大,可以通过降温冷凝的方法得到*醇粗品,再经过蒸馏提纯;
II、(3)①燃料电池的构造中有质子交换膜,则说明反应中产生H+,故负极电极反应为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+;
②结合题中给出的化学方程式,可以推出另外两种单体分别为:、或。
知识点:有机物的合成与推断
题型:推断题