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； 2CH₃OH CH₃OCH₃＋H₂O
②合成氣CO與H₂直接合成二甲醚： 3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)  △H＝－247kJ/mol
③天然氣與水蒸氣反應(yīng)制備二甲醚。以CH₄和H₂O為原料制備二甲醚和甲醇工業(yè)流程如下：

（1）寫(xiě)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（結(jié)果保留一位小數(shù)）                                                
（2）在反應(yīng)室2中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)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
（3）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)：3H₂(g)＋CO₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O (g) △H＜0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)）

A．P₃＞P₂   T₃＞T₂       B．P₂＞P₄   T₄＞T₂
C．P₁＞P₃   T₁＞T₃       D．P₁＞P₄   T₂＞T₃
（4）反應(yīng)室1中發(fā)生反應(yīng)：CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g) △H＞0寫(xiě)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”）

（5）如圖為綠色電源“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：________________

（6）下列判斷中正確的是_______
A．向燒杯a中加入少量K₃[Fe(CN)₆]溶液，有藍(lán)色沉淀生成
B．燒杯b中發(fā)生反應(yīng)為2Zn-4eˉ ＝2Zn²⁺
C．電子從Zn極流出，流入Fe極，經(jīng)鹽橋回到Zn極
D．燒杯a中發(fā)生反應(yīng)O₂ + 4H⁺+ 4eˉ ＝ 2H₂O，溶液pH降低

Answer 1

（1）CO(g)＋H₂(g)＋O₂(g) CO₂(g)＋H₂O(l) △H＝—567.3kJ/mol
（2）AD （3）C D  （4）k＝，變小
（5）CH₃OCH₃－12e^－+16OH^－＝2CO₃^2－+11 H₂O（6）B

試題分析：（1）將CH₃OCH₃(g)+3O₂(g)＝2CO₂(g)+3H₂O（1） △H＝－1455kJ/mol 和3H₂(g)＋3CO(g)  CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)  △H＝－247kJ/mol相加，整理可得：CO(g)＋H₂(g)＋O₂(g) CO₂(g)＋H₂O(l) △H＝—567.3kJ/mol。（2）由于反應(yīng)3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g) △H＝－247kJ/mol的正反應(yīng)是個(gè)氣體體積減小的放熱反應(yīng)，所以達(dá)到平衡后，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，即是平衡正向移動(dòng)，應(yīng)該低溫高壓或分離出二甲醚。加入加催化劑只能縮短達(dá)到平衡所需要的時(shí)間，但平衡不發(fā)生移動(dòng)。若   增加CO濃度，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化量增加，但加入量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平衡轉(zhuǎn)化消耗量，所以CO的轉(zhuǎn)化率反而降低。選項(xiàng)為AD。（3）反應(yīng)3H₂(g)＋CO₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O (g) △H＜0達(dá)到平衡后，若增大壓強(qiáng)或降低溫度，平衡正向移動(dòng)，CH₃OH的含量增加；若降低壓強(qiáng)或升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，CH₃OH的含量減少。則A.P₂>P₃，T₂>T₃.錯(cuò)誤。B．P₂＞P₄   T₂＞T₄.錯(cuò)誤。C．P₁＞P_{3 ，}， T₁＞T₃正確。D．P₁＞P₄，T₂＞T₃。正確。（4）反CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g) △H＞0的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為k＝如果溫度降低，根據(jù)平衡移動(dòng)原理。化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向(即向逆反應(yīng)方向)移動(dòng)，所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)減小。（5）在燃料電池“二甲醚燃料電池”中，通入燃料的電極a電極為負(fù)極，電極的反應(yīng)式為CH₃OCH₃－12e^－+16OH^－＝2CO₃^2－+11 H₂O。（6）A.由于活動(dòng)性Zn>Fe,所以是Zn失去電子，作負(fù)極。Fe作正極。因?yàn)镕e未發(fā)生氧化反應(yīng)，所以向燒杯a中加入少量K₃[Fe(CN)₆]溶液，不會(huì)有藍(lán)色沉淀生成。A錯(cuò)誤，B正確。C. 電子從Zn極流出，流入Fe極，在溶液中陽(yáng)離子從負(fù)極向正極移動(dòng)，陰離子從正極相負(fù)極移動(dòng)，從而形成閉合回路。錯(cuò)誤.D．NaCl溶液呈中性，所以在燒杯a中發(fā)生反應(yīng)O₂ + 2H₂O + 4eˉ ＝4OH^-，溶液pH升高。錯(cuò)誤。