Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品，被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最有潛力的燃料（已知：CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（1）△H=-1455KJ/mol）。同時(shí)它也可以作為制冷劑而替代氟氯代烴。工業(yè)上制備二甲醚的主要方法經(jīng)歷了三個(gè)階段：

①甲醇液體在濃硫酸作用下或甲醇?xì)怏w在催化作用下直接脫水制二甲醚；

②合成氣CO與H₂直合成二甲醚：

③天然氣與水蒸氣反應(yīng)制備二甲醚。以CH4和H20為原料制備二甲醚和甲醇工業(yè)流程如下：

（1）寫出CO（g）、H₂（g）、O₂（g）反應(yīng)生成CO₂（g）和H₂O（1）的熱化學(xué)方程式     。

（2）①方法中用甲醇液體與濃硫酸作用直接脫水制二甲醚，盡管產(chǎn)率高，但是逐步被淘汰的主要原因是                             。

（3）在反應(yīng)室2中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)在密閉容器中達(dá)到平衡后，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是____。

A．低溫高壓         B．加催化劑         C．增加CO濃度           D．分離出二甲醚

（4）在反應(yīng)室3中，在一定溫度和壓強(qiáng)條件下發(fā)生了反應(yīng)：反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，改變溫度（T）和壓強(qiáng)（P），反應(yīng)混合物CH₃OH“物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)”變化情況如圖所示，關(guān)于溫度（T）和壓強(qiáng)（P）的關(guān)系判斷正確的是      ．（填序號(hào)）。   

（5）反應(yīng)室1中發(fā)生反應(yīng)：寫出平衡常數(shù)的表達(dá)式：        。如果溫度降低，該反應(yīng)的平衡常數(shù)        。（填“不變”、

“變大”、“變小”）

（6）下圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖。則a電極的反應(yīng)式為：_                ___。

 

 

Answer 1

【答案】

14分

⑴CO(g)+H₂(g)+O₂(g)=CO₂(g)+H₂O(l)    ΔH=-567.3KJ/mol    (2分)

⑵濃硫酸對(duì)設(shè)備腐蝕性嚴(yán)重，環(huán)境污染嚴(yán)重，操作條件惡劣。  （2分）

⑶A  D    （2分）

⑷C  D    （2分

⑸K=  (2分)，變�。�1分）

⑹(CH₃)₂O-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O    （3分）

【解析】

試題分析：⑴已知①CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（1）△H=-1455KJ/mol

②

（①＋②）÷3得：CO(g)+H₂(g)+O₂(g)=CO₂(g)+H₂O(l)    ΔH=-567.3KJ/mol   。

⑵濃硫酸對(duì)設(shè)備腐蝕性嚴(yán)重，環(huán)境污染嚴(yán)重，操作條件惡劣。

⑶由勒夏特列原理選A  D 

⑷由該反應(yīng)熱化學(xué)方程式及勒夏特列原理知：加壓，平衡正向移動(dòng)，n(CH₃OH)增大，故P₁＞P₃；升溫，平衡逆向移動(dòng)，n(CH₃OH)減小，故T₁＞T₃，選CD。

⑸K=  ，因?yàn)檎�反�?yīng)吸熱，故如果溫度降低，該反應(yīng)的平衡常數(shù)變小。

⑹a電極是負(fù)極，在堿性條件下甲醚應(yīng)被氧化為CO₃^2-，電極反應(yīng)式為(CH₃)₂O-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O

考點(diǎn)：蓋斯定律、化工反應(yīng)條件選擇、化學(xué)平衡及平衡常數(shù)、原電池