Question

DME（二甲醚、CH₃OCH₃）是一种重要的清洁能源，可作为柴油的理想替代燃料和民用燃料，被誉为“二十一世纪的新能源”。另外，二甲醚还被广泛用作致冷剂、气雾剂以及有机化工中间体。

（1）工业上一步法制二甲醚的生产流程如下：

工业制备二甲醚（CH₃OCH₃）在催化反应室中（压强2.0-10.0Mpa，温度230-280⁰C）进行下列反应：

  Ⅰ.CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）  △H =—90.7kJ·mol^—1

  Ⅱ.2CH₃OH（g） CH₃OCH₃（g）+H₂O（g） △H =—23.5kJ·mol^—1

Ⅲ.CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g） △H  = —41.2kJ·mol^—1

①反应器中总反应式可表示为：3CO（g）+3H₂（g） CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），则该反应的△H=                  

②下列有关反应Ⅲ的说法正确的是          

A．在体积可变的密闭容器中，在反应Ⅲ达到平衡后，若加压，则平衡不移动、混合气体平均相对分子质量不变、混合气体密度不变。

B．某温度下，若向已达到平衡的的反应Ⅲ中加入等物质的量的CO和H₂O，则平衡右移、平衡常数变大

C. 若830℃时反应③的K=1，则在催化反应室中反应Ⅲ的K＞1.0

 （2）CO₂是大气中含量最高的一种温室气体，控制和治理CO₂是解决温室效应的有效途径。目前，由CO₂来合成二甲醚已取得了较大的进展，其化学反应是：2CO₂（g）+6H₂（g）CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g） △H＞0。判断该反应在一定条件下，体积恒定的密闭容器中是否达到化学平衡状态的依据是      。A．容器中密度不变         B．单位时间内消耗2molCO₂，同时消耗1mol二甲醚

C．v(CO₂)︰v(H₂)=1︰3     D．容器内压强保持不变

(3)  二甲醚也可以通过CH₃OH分子间脱水制得

在，恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如图所示。

①该条件下反应平衡常数表达式K=______根据图中数据计算时该反应的平衡常数为               

②相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为：

、此时正、逆反应速率的大小：_______(填“>”、“<”、或“=”)。

（4）下图为二甲醚燃料电池的工作原理示意图。

请回答下列问题：

①A电极是     极。

②B电极上发生的电极反应式是               。

 

Answer 1

（1）-246.1kJ·mol^—1（2分，未写单位扣1分）； C （2分）

（2）B、D（2分，错选1个扣1分）

      (3) ①表达式略（2分）   5 （2分）    ②＞（2分）  

 （4）①正（2分），②CH₃OCH₃+3H₂O-12e^—=2CO₂+12H⁺（2分，二甲醚写分子式不扣分）

解析:

Ⅰ.CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）  △H1 = —90.7kJ·mol^—1

  Ⅱ.2CH₃OH（g） CH₃OCH₃（g）+H₂O（g） △H2 = —23.5kJ·mol^—1

Ⅲ.CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g） △H3 = —41.2kJ·mol^—1

△H =2△H1+ △H2+△H3=-246.1kJ·mol^—1

②下列有关反应Ⅲ的说法正确的是    B、D      

在体积可变的密闭容器中，在反应Ⅲ达到平衡后，若加压，则平衡不移动、m、n不变V可变，混合气体平均相对分子质量M=m／n不变、密度改变，A错误。某温度下，若向已达到平衡的的反应Ⅲ中加入等物质的量的CO和H₂O，则平衡右移、平衡常数变大。若830℃时反应③的K=1，