Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是一种重要的精细化工产品，被认为是二十一世纪最有潜力的燃料（已知：CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（1）△H=-1455KJ/mol）。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃。工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段：

①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚；

②合成气CO与H₂直合成二甲醚：

③天然气与水蒸气反应制备二甲醚。以CH4和H20为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下：

（1）写出CO（g）、H₂（g）、O₂（g）反应生成CO₂（g）和H₂O（1）的热化学方程式     。

（2）①方法中用甲醇液体与浓硫酸作用直接脱水制二甲醚，尽管产率高，但是逐步被淘汰的主要原因是                             。

（3）在反应室2中，一定条件下发生反应在密闭容器中达到平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是____。

A．低温高压         B．加催化剂         C．增加CO浓度           D．分离出二甲醚

（4）在反应室3中，在一定温度和压强条件下发生了反应：反应达到平衡时，改变温度（T）和压强（P），反应混合物CH₃OH“物质的量分数”变化情况如图所示，关于温度（T）和压强（P）的关系判断正确的是      ．（填序号）。   

（5）反应室1中发生反应：写出平衡常数的表达式：        。如果温度降低，该反应的平衡常数        。（填“不变”、

“变大”、“变小”）

（6）下图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。则a电极的反应式为：_                ___。

 

 

Answer 1

【答案】

14分

⑴CO(g)+H₂(g)+O₂(g)=CO₂(g)+H₂O(l)    ΔH=-567.3KJ/mol    (2分)

⑵浓硫酸对设备腐蚀性严重，环境污染严重，操作条件恶劣。  （2分）

⑶A  D    （2分）

⑷C  D    （2分

⑸K=  (2分)，变小（1分）

⑹(CH₃)₂O-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O    （3分）

【解析】

试题分析：⑴已知①CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（1）△H=-1455KJ/mol

②

（①＋②）÷3得：CO(g)+H₂(g)+O₂(g)=CO₂(g)+H₂O(l)    ΔH=-567.3KJ/mol   。

⑵浓硫酸对设备腐蚀性严重，环境污染严重，操作条件恶劣。

⑶由勒夏特列原理选A  D 

⑷由该反应热化学方程式及勒夏特列原理知：加压，平衡正向移动，n(CH₃OH)增大，故P₁＞P₃；升温，平衡逆向移动，n(CH₃OH)减小，故T₁＞T₃，选CD。

⑸K=  ，因为正反应吸热，故如果温度降低，该反应的平衡常数变小。

⑹a电极是负极，在碱性条件下甲醚应被氧化为CO₃^2-，电极反应式为(CH₃)₂O-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O

考点：盖斯定律、化工反应条件选择、化学平衡及平衡常数、原电池