Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是无色气体，可作为一种新型能源，由合成气（组成为H₂、CO、和少量CO₂）直接制备二甲醚，其中主要过程包括以下四个反应（均为可逆反应）：
①CO(g)+ 2H₂(g) = CH₃OH(g)                                 △H₁=—90．1 kJ·mol^-1
②CO₂(g)+ 3H₂(g) = CH₃OH(g)+H₂O(g)                     △H₂=—49．0 kJ·mol^-1
水煤气变换反应③CO(g) + H₂O (g)=CO₂(g)+H₂(g)            △H₃=—41．1 kJ·mol^-1
二甲醚合成反应④2CH₃OH(g)=CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)         △H₄=—24．5 kJ·mol^-1
（1）由H₂和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为                            。
（2）一定温度下，在恒容密闭容器中进行反应①，下列描述能说明反应到达平衡状态的是             。
a.容器中气体平均相对分子质量保持不变
b.容器中气体密度保持不变 
c.CH₃OH(g)浓度保持不变
d.CH₃OH(g)的消耗速率等于H₂ (g)的消耗速率
（3）一定温度下，将8mol CH₃OH(g)充入5L密闭容器中进行反应④，一段时间后到达平衡状态，反应过程中共放出49kJ热量，则CH₃OH(g)的平衡转化率为       ，该温度下，平衡常数K=             ；该温度下，向容器中再充入2mol CH₃OH(g)，对再次达到的平衡状态的判断正确的是             。
a.CH₃OH(g)的平衡转化率减小
b.CH₃OCH₃ (g)的体积分数增大
c.H₂O(g)浓度为0．5mol·L^-1
d.容器中的压强变为原来的1．25倍
（4）二甲醚—氧气燃料电池具有启动快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇燃料电池，若电解质为酸性，二甲醚—氧气燃料电池的负极反应为                             ；消耗2．8L(标准状况)氧气时，理论上流经外电路的电子       mol

Answer 1

（1）2CO(g)+4H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△=－204．7 kJ/mol,
（2）ac   （3）50%   0．25  cd （4）CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺,  0．5

试题分析：由已知的方程式①×2+④得2CO(g)+4H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△=－204．7 kJ/mol,
（2）由反应①可知ac说明反应达平衡状态。
（3）根据反应2CH₃OH(g)=CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)       △H₄=—24．5 kJ·mol^-1当放热为49k J时消耗甲醇
4mol          4mol       2mol       2mol
结合平衡常数k=c（CH₃OCH₃）c（H₂O）/
C²(CH₃OH)得0．25，当再冲入2mol甲醇时化学平衡不会移动且平衡常数不变，确定C对，压强为原来的1．25倍。
（4）电解质为酸性电池的负极反应式为CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺,正极反应式为
4H⁺+O₂+4e^-=4H₂O，消耗2．8L氧气时转移电子为0．5mol。