Question

【题目】二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下：

①CO(g）+2H2(g）CH3OH(g）△H1=－90.7kJ·mol-1

②2CH3OH(g）CH3OCH3(g）+H2O(g）△H2=－23.5kJ·mol-1

③CO(g）+H2O(g）CO2(g）+H2(g）△H3=－41.2kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）则反应3H2(g）＋3CO(g）CH3OCH3(g）＋CO2(g）的△H＝ kJ·mol-1。

（2）下列措施中，能提高CH3OCH3产率的有 （填字母）。

A．使用过量的CO B．升高温度 C．增大压强

（3）反应③能提高CH3OCH3的产率，原因是 。

（4）将合成气以n(H2）/n(CO）=2通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：4H2(g）+2CO(g）CH3OCH3(g）+H2O(g） △H，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示，下列说法正确的是 （填字母）。

A．△H <0

B．P1<P2<P3

C．若在P3和316℃时，起始n(H2）/n(CO）=3，则达到平衡时，CO转化率小于50％

（5）采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn）/n(Cu）约为 时最有利于二甲醚的合成。

（6）图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图，a电极的电极反应式为 。

Answer 1

【答案】（1）-246.1；（2）AC；

（3）消耗了反应②的H2O(g）有利于反应②正向进行，同时生成了H2；

（4）A；（5）2.0；（6）CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+。

【解析】

试题分析：（1）2×①＋②＋③得出：3H2(g）＋3CO(g）CH3OCH3(g）＋CO2(g） △H=(－90.7×2－23.5－41.2）kJ·mol－1=－246.1kJ·mol－1；（2）A、使用CO，增加反应物浓度，平衡向正反应方向移动，二甲醚的产量增加，故正确；B、此反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，消耗二甲醚，二甲醚的产量降低，故错误；C、增大压强，平衡向体积减小的方向移动，即向正反应方向移动，二甲醚的产量增大，故正确；(3） 消耗了反应②的H2O(g）有利于反应②正向进行，同时生成了H2；（4）A、随着温度的升高，CO的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，正反应是放热反应，即△H<0，故正确；B、作等温线，以及反应方程式，增大压强平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，即P1>P2>P3，故错误；C、相当于在原来的基础上通入氢气，增反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，即大于50%，故错误；(5）根据图2，最有利于二甲醚的生成，DME选择性最大，CO的转化率最大，CO2和CH3OH的选择性最小，因此为2.0时最好；(6）根据H＋移动的方向，以及原电池的工作原理，a极为负极，b极为正极，因此电极反应式为：CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+。