Question

【題目】天然氣、煤炭氣（CO、H2）的研究在世界上相當(dāng)普遍。其中天然氣和二氧化碳可合成二甲醚，二甲醚與水蒸氣制氫氣作為燃料電池的氫能源，比其他制氫技術(shù)更有優(yōu)勢(shì)．主要反應(yīng)為：

①CH3OCH3（g）+H2O（g）2CH3OH（g）；△H=37kJmol-1

②CH3OH（g）+H2O（g）3H2（g）+CO2（g）；△H=49kJmol-1

③CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）；△H=41.3kJmol-1

其中反應(yīng)③是主要的副反應(yīng)，產(chǎn)生的CO對(duì)燃料電池Pt電極有不利影響．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）二甲醚可以通過(guò)天然氣和CO2合成制得，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________．

（2）CH3OCH3（g）與水蒸氣制氫氣的熱化學(xué)方程式為______________．

（3）下列采取的措施和解釋正確的是______________（填字母）．

A．反應(yīng)過(guò)程在低溫進(jìn)行，可減少CO的產(chǎn)生

B．增加進(jìn)水量，有利于二甲醚的轉(zhuǎn)化，并減少CO的產(chǎn)生

C．選擇在高溫具有較高活性的催化劑，有助于提高反應(yīng)②CH3OH的轉(zhuǎn)化率

D．體系壓強(qiáng)升高，雖然對(duì)制取氫氣不利，但能減少CO的產(chǎn)生

（4）煤炭氣在一定條件下可合成燃料電池的另一種重要原料甲醇，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）；△H＜0．現(xiàn)將10molCO與20molH2置于密閉容器中，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成甲醇，CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．

①自反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間tA________tB（填“大于”“小于”或“等于”）．

②A、C兩點(diǎn)的平衡常數(shù)KA____KC（填“大于”“小于”或“等于”）．

Answer 1

【答案】 3CH4+CO2→2CH3OCH3 CH3OCH3（g）+3H2O(g) 6H2(g)+2CO2(g)　ΔH=+135kJ·mol-1 ABD 大于 大于

【解析】（1）二甲醚可以通過(guò)天然氣和CO2合成制得，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3CH4+CO2-→2CH3OCH3，故答案為：3CH4+CO2-→2CH3OCH3；

（2）①CH3OCH3（g）+H2O（g）2CH3OH（g）△H=37kJmol-1；
②CH3OH（g）+H2O（g）3H2（g）+CO2（g）△H=49kJmol-1；
③CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）△H=41.3kJmol-1；
依據(jù)蓋斯定律①+②×2得到，CH3OCH3（g）與水蒸氣制氫氣的熱化學(xué)方程式為：CH3OCH3（g）+3H2O（g）6H2（g）+2CO2（g）△H=135 kJmol-1；故答案為：CH3OCH3（g）+3H2O（g）6H2（g）+2CO2（g）△H=135 kJmol-1；

（3）A．反應(yīng)①②③是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程在低溫進(jìn)行，化學(xué)平衡逆向進(jìn)行，一氧化碳減少，可減少CO的產(chǎn)生，故A正確；

B．增加進(jìn)水量，對(duì)反應(yīng)①起到促進(jìn)作用，對(duì)③起到抑制作用，所以有利于二甲醚的轉(zhuǎn)化，并減少CO的產(chǎn)生，故B正確；

C．選擇在高溫具有較高活性的催化劑，加快反應(yīng)速率，但不能改變化學(xué)平衡，不能提高反應(yīng)②CH3OH的轉(zhuǎn)化率，故C錯(cuò)誤；

D．體系壓強(qiáng)升高，對(duì)反應(yīng)②反應(yīng)逆向進(jìn)行，對(duì)制取氫氣不利，二氧化碳和氫氣量減小，對(duì)反應(yīng)③逆向進(jìn)行，能減少CO的產(chǎn)生，故D正確；故答案為：ABD；

（4）反應(yīng)開(kāi)始至平衡，依據(jù)圖象分析可知一氧化碳轉(zhuǎn)化率在B點(diǎn)轉(zhuǎn)化率大于A點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)速率快，需要時(shí)間短，所以tA＞tB；AC點(diǎn)轉(zhuǎn)化率相同，但C點(diǎn)溫度高于A點(diǎn)，化學(xué)平衡是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，C點(diǎn)的平衡常數(shù)小于A點(diǎn)；即KA＞KC，故答案為：大于；大于。