Question

【題目】二甲醚(CH3OCH3)是一種新型能源，被譽為“21世紀的清潔燃料”。

(1)用CO和H2合成二甲醚的反應為：3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H。

幾種物質的相對能量如下：

△H=______kJ·mo1。改變下列“量”，一定會引起△H發生變化的是_____(填代號)。

A．溫度 B．反應物濃度 C．催化劑 D．化學計量數

(2)有利于提高反應中CH3OCH3產率的條件為_______(填標號)。

A．高溫低壓 B．低溫高壓 C．高溫高壓 D．低溫低壓

(3)采用新型催化劑(主要成分是Cu—Mn的合金)制備二甲醚。催化劑中n(Mn)／n(Cu)對合成二甲醚的影響情況如下圖所示。

當n(Mn)／n(Cu)=2時，二甲醚的選擇性()為85．8%，此時二甲醚的產率為_________。

(4)用二甲醚燃料電池電解法可將酸性含鉻廢水(主要含有Cr2O72-)轉化為Cr3+。原理如下圖：

①燃料電池中的負極是______(填“M”或“N”)電極。電解池陰極的電極反應式為______________________________。

②消耗6．9g二甲醚時可處理Cr的含量為26．0g·L-1的廢水1L，該套裝置的能量利用率為___________。(保留3位有效數字)

Answer 1

【答案】－253．4 D B 61．8% M Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O 83．3%

【解析】

根據反應熱△H=生成物總能量-反應物總能量進行計算；根據影響化學平衡移動因素進行分析；根據二甲醚的選擇性計算公式：進行計算；根據氫離子移動方向判斷正負極，根據電子守恒計算能量的利用率。

(1)用CO和H2合成二甲醚的反應為：3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=生成物總能量-反應物總能量=1453.0 kJ·mo1-1-(3285.8kJ·mo1-1+3kJ·mo1-1)=-253.4 kJ·mo1-1；

A.改變溫度會影響化學反應平衡移動，但不會影響△H，故 A不符合題意；

B.改變反應物濃度，影響化學反應平衡移動，但不會影響△H ，故 B不符合題意；

C.催化劑只改變化學反應速率，不會影響△H，故C不符合題意；

D.反應熱與化學反應計量數成正比，所以改變化學計量數會影響△H，故 D符合題意；

故答案：-253.4；D；

(2) 根據3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-253.4 kJ·mo1-1可知，升高溫度，平衡逆向移動，CH3OCH3產率降低，降低溫度，平衡正向移動，CH3OCH3產率升高；增大壓強，平衡正向移動，CH3OCH3產率升高，降低壓強，平衡逆向移動，CH3OCH3產率降低；所以有利于提高反應中CH3OCH3產率的條件為低溫高壓，故B正確；故答案：B。

(3) 當=2時，二甲醚的選擇性()為85.8%，由圖可知CO的轉化率為72%，此時二甲醚的產率=85.8%=61.8%，故答案：61.8%；

(4)①由質子交換膜中氫離子移動方向可知，M為負極，N為正極；電解池中與正極相連為陽極發生氧化反應，與負極相連的極為陰極發生還原反應，所以反應的電極反應式為：Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O，故答案：M；Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O；

②n(CH3OCH3)=，根據 電子守恒：CH3OCH3 - 12e-+3H2O= 2CO2↑+12H+可知轉移電子為12，可以還原m(Cr)=26.0g·L-11L=26.0g，根據Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O可知轉移的電子==1.5mol，該套裝置的能量利用率=100%=83.3%，故答案為： 83.3%。