Question

（14分）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世纪的新型能源。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：

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

②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2 = - 23.5 kJ·mol－1

③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H3 = - 41.2 kJ·mol－1

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

该反应的反应热△H =_________。催化反应室中采用300℃的反应温度，理由是。

（2）已知：反应①在300℃时的化学平衡常数为0.27。该温度下将2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容积为2 L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）右图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。

该电池工作时，H+向极移动（填“正”或“负”）；a电极的电极反应式为。

 

Answer 1

（1）-246.1KJ/mol，提高化学反应速率；（2）逆向进行；

（3）蒸馏；（4）正，CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+

【解析】

试题分析：（1）①×2＋②＋③，整理可得3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=2△H 1＋△H2 ＋△H3 =-246.1KJ/mol；由于该反应的正反应是放热反应，所以若要采用很高的温度，反应物的转化率 降低，之所以在催化反应室中采用300℃的反应温度，是为了提高化学反应速率，缩短达到平衡所需要的时间；（2）各种物质的浓度分别是：c(CO)=1mol/L； c(H2)=1.5mol/L; c(CH3OH)=1mol/L.由于Q=,所以此时反应将逆向进行；（3）在上述反应过程中制取的物质中除了含有二甲醚外，还含有甲醇、CO、CO2、水蒸气，所以制取流程中二甲醚精制的实验操作名称为蒸馏；（4）在绿色电源“二甲醚燃料电池”工作时，H+向负电荷较多的正极极移动；负极a电极的电极反应式为CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+。

考点：考查盖斯定律的应用、反应热效应的判断、化学反应进行的方向的判断、混合物的分离方法、燃料电池 的电极反应式的书写的知识。