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；2CH₃OHCH₃OCH₃＋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）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)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

（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)：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）。

A．P₃＞P₂   T₃＞T₂       B．P₂＞P₄   T₄＞T₂

C．P₁＞P₃   T₁＞T₃        D．P₁＞P₄   T₂＞T₃

（5）反應(yīng)室1中發(fā)生反應(yīng)：CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g)  △H＞0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）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：________________。

 

 

Answer 1

【答案】

（1）CO(g)＋H₂(g)＋O₂(g) CO₂(g)＋H₂O(l)  △H＝—567.3kJ/mol（2分）

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

（3）AD（2分）

（4）C D（2分）

（5）k＝（2分），變�。�1分）

（6）CH₃OCH₃－12e^－+16OH^－＝2CO₃^2－+11 H₂O（3分）

【解析】

考點(diǎn)分析：（1）已知CH₃OCH₃(g)+3O₂(g)＝2CO₂(g)+3H₂O(1)  △H＝－1455kJ/mol，

3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)   △H＝－247kJ/mol由蓋斯定律兩個(gè)方程式合并得

H₂(g)＋CO(g) +O₂(g) H₂O(1)＋CO₂(g)  △H＝—567.3kJ/mol。

（2）中考慮到用到濃硫酸，會(huì)對設(shè)備有所損壞，且環(huán)境污染嚴(yán)重，操作條件惡劣。

（3）結(jié)合反應(yīng)特點(diǎn)，可以加壓或降溫，或分離出產(chǎn)品，均能增大CO的轉(zhuǎn)化率。

（4）由方程式3H₂(g)＋CO₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O (g)  △H＜0可知，增大壓強(qiáng)或降低溫度有利于反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，P₁ >P₂ >P₃ >P_{4  ,}T₁ >T₂ >T₃ >T₄所以CD正確。

（5）化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為k＝，因?yàn)檎�反�?yīng)吸熱，所以降溫，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)變小。

（6）由圖可知，原電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，堿性；a極為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為

CH₃OCH₃－12e^－+16OH^－＝2CO₃^2－+11 H₂O，b極為正極，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O－4e^－=4 OH^－.

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)反應(yīng)平衡的移動(dòng)、平衡常數(shù)、及原電池原理。