题目内容

二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:

① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H 1=-90.7 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=-23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H 3=-41.2kJ·mol-1

回答下列问题:

(1)则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H= kJ·mol-1。

(2)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有 。

A.使用过量的CO B.升高温度 C.增大压强

(3)反应③能提高CH3OCH3的产率,原因是 。

(4)将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中,一定条件下发生反应:

4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法正确的是 。

A.△H <0

B.P1<P2<P3

C.若在P3和316℃时,起始时n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%[

(5)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。

(6)图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为 。

图1 图2 图3

(7)甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是:CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O,

CH3 HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是 。

 

(1)-246.1 (2)AC

(3)消耗了反应②的H2O(g)有利于反应②正向进行,同时生成了H2

(4)A (5)2.0

(6)CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+

(7)H2SO4腐蚀设备或有硫酸废液产生

【解析】

试题分析:(1)根据盖斯定律,通过①*2+②+③可得反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=-246.1 kJ·mol-1。(2)根据改反应特点,下列措施中,A.使用过量的CO,相当于增大反应物浓度,平衡右移。 B.升高温度,平衡左移。C.增大压强,平衡右移。故 能提高CH3OCH3产率的有AC。(3)反应③能提高CH3OCH3的产率,原因是消耗了反应②的H2O(g)有利于反应②正向进行,同时生成了H2。(4)两种反应物,当增加一种物应物的量浓度时必将会增大另一物质的转化率。起始时n(H2)/n(CO)=3,比原来投入量比值为2时,氢气的浓度增大,故平衡时CO转化率要大于50%。答案选A。(5)观察图2可知催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2时,二甲醚的选择性最高。(6)从图3中看出,a电极是氢离子离开的一极,应该是负极,失电子,二甲醚要在此极上失去电子变成二氧化碳,根据电苛守恒,电极反应式为CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+。(7)甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是:CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O,CH3 HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是H2SO4腐蚀设备或有硫酸废液产生。

考点:本题考查盖斯定律的运用,图像的分析处理,电极反应式的书写和化工原理的分析。

 

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