Question

二甲醚（CH₃OCH₃）被称为21世纪的新型燃料，在未来可能替代汽油、液化气、煤气等，并具有优良的环保性能．工业制备二甲醚在催化反应室中（压强：2.0～10.0MPa，温度：230～280℃）进行下列反应：
Ⅰ．CO+2H₂?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=-41.3kJ ? mol-1
（1）反应Ⅰ需要的催化剂组成为CeO₂-CuO-Al₂O₃，其中铈（Ce）是地壳中含量最高的稀土元素．
①Al₂O₃是两性氧化物，Al₂O₃与NaOH溶液反应的离子方程式为

 

；
②在强酸性混合稀土溶液中加入H₂O₂，调节pH=3，Ce³⁺通过下列反应得以分离，配平该反应的离子方程式：

 

Ce³⁺+

 

H₂O₂+

 

H₂O═

 

Ce（OH）₄↓+

 

H⁺
（2）若要增大反应Ⅰ和H₂的转化率，在其他条件不变的情况下可以采取的措施为

 

（填字母）．
A．使用活性更高的催化剂
B．增大容器的体积
C．降低反应温度
D．再加入一定量CO
（3）催化反应室中总反应：3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO（g）的△H=

 

．

Answer 1

分析：（1）①Al₂O₃与NaOH溶液反应，生成偏铝酸钠和水；
②Ce元素的化合价升高，O元素的化合价降低，利用电子守恒及质量守恒定律分析；
（2）增大反应Ⅰ中H₂的转化率，平衡应正向移动，结合反应为放热反应及为气体体积缩小的反应分析；
（3）由盖斯定律可知，I×2+Ⅲ+Ⅱ得到3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO（g），以此计算反应热．

解答：解：（1）①Al₂O₃与NaOH溶液反应，生成偏铝酸钠和水，该离子反应为Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；
②Ce元素的化合价升高，O元素的化合价降低，由电子守恒及质量守恒定律可知，，
故答案为：2；1；6；2；6；
（2）增大反应Ⅰ中H₂的转化率，平衡应正向移动，
A．使用活性更高的催化剂，平衡不移动，转化率不变，故A不选；
B．增大容器的体积，气体体积缩小的反应，相当于减小压强，平衡逆向移动，转化率减小，故B不选；
C．为放热反应，降低反应温度，平衡正向移动，转化率增大，故C选；
D．再加入一定量CO，平衡正向移动，促进氢气的转化，其转化率增大，故D选．
故答案为：CD；
（3）由盖斯定律可知，I×2+Ⅲ+Ⅱ得到3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO（g），
反应热△H=2×（-90.7kJ/mol）+（-41.3kJ/mol）+（-23.5kJ/mol）=-246.1kJ/mol，
故答案为：-246.1kJ/mol．

点评：本题考查较综合，涉及氧化还原反应、离子反应及平衡移动，盖斯定律计算反应热，注重高考高频考点的考查，能起到夯实学生的基础知识的作用，题目难度不大．