Question

【题目】二甲醚(CH3OCH3)是一种清洁、高效、具有优良的环保性能的可燃物，被称为21世纪的新型能。工业制备二甲醚的生产流程如下：

催化反应室中（压力2.0~10.0MPa，温度300℃）进行下列反应：

（Ⅰ）CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-90.7kJ·mol-1

（Ⅱ）2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5kJ·mol-1

（Ⅲ）CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2kJ·mol-1

（1）催化反应室中的总反应：3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)

①该反应的反应热△H=__________。

②催化反应室中采用300℃的反应温度，理由是______________________________。

（2）已知：反应（Ⅰ）在300℃时的化学平衡常数为0.27。该温度下将2molCO、3molH2和2molCH3OH充入容积为2L的密闭容器中，此时反应将__________（填“正向进行”、“逆向进行”或“处于平衡状态”）。

（3）上述流程中二甲醚精制的实验操作名称为____________________。

（4）如图为绿色电“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。

①该电池工作时，H+向__________极移动（填“正”或“负”）；

②a电极的电极反应式为________________________________________。

Answer 1

【答案】 （1）①-246.1KJ/mol， 提高化学反应速率 逆向进行 蒸馏 正 CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+

【解析】(1)①已知：(Ⅰ)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-90.7kJ/mol，(Ⅱ)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ/mol，(Ⅲ)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol，由盖斯定律可知，Ⅰ×2+Ⅱ+Ⅲ得3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H= -246.1kJ/mol；

②反应放热，高温不利用原料的利用，温度低原料利用率高，但反应较慢，不利于实际生产，采用300℃的反应温度，目的(保证催化剂的活性最大)，提高化学反应速率；

(2)该温度下将2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中，此时c(CO)=1mol/L，c(H2)=1.5mol/L，c(CH3OH)=1mol/L，浓度商Qc==0.44，大于平衡常数0.27，故反应向逆反应进行；

(3)二甲醚、乙醇、水为互溶的液体，沸点不同，采取蒸馏的方法将二甲醚分离；

(4)①反应本质是二甲醚的燃烧，原电池负极发生氧化反应，二甲醚在负极放电，正极反应还原反应，氧气在正极放电，由图可知，氢离子移向b电极，b电极正极；

②a极为负极，二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子，a电极的电极反应式为 CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+。