Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是一種重要的精細化工產品，被認為是二十一世紀最有潛力的燃料（已知：CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（1）△H=-1455KJ/mol）。同時它也可以作為制冷劑而替代氟氯代烴。工業上制備二甲醚的主要方法經歷了三個階段：

①甲醇液體在濃硫酸作用下或甲醇氣體在催化作用下直接脫水制二甲醚；

②合成氣CO與H₂直合成二甲醚：

③天然氣與水蒸氣反應制備二甲醚。以CH4和H20為原料制備二甲醚和甲醇工業流程如下：

（1）寫出CO（g）、H₂（g）、O₂（g）反應生成CO₂（g）和H₂O（1）的熱化學方程式     。

（2）①方法中用甲醇液體與濃硫酸作用直接脫水制二甲醚，盡管產率高，但是逐步被淘汰的主要原因是                             。

（3）在反應室2中，一定條件下發生反應在密閉容器中達到平衡后，要提高CO的轉化率，可以采取的措施是____。

A．低溫高壓         B．加催化劑         C．增加CO濃度           D．分離出二甲醚

（4）在反應室3中，在一定溫度和壓強條件下發生了反應：反應達到平衡時，改變溫度（T）和壓強（P），反應混合物CH₃OH“物質的量分數”變化情況如圖所示，關于溫度（T）和壓強（P）的關系判斷正確的是      ．（填序號）。   

（5）反應室1中發生反應：寫出平衡常數的表達式：        。如果溫度降低，該反應的平衡常數        。（填“不變”、

“變大”、“變小”）

（6）下圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖。則a電極的反應式為：_                ___。

 

 

Answer 1

【答案】

14分

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

⑵濃硫酸對設備腐蝕性嚴重，環境污染嚴重，操作條件惡劣。  （2分）

⑶A  D    （2分）

⑷C  D    （2分

⑸K=  (2分)，變小（1分）

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

【解析】

試題分析：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濃硫酸對設備腐蝕性嚴重，環境污染嚴重，操作條件惡劣。

⑶由勒夏特列原理選A  D 

⑷由該反應熱化學方程式及勒夏特列原理知：加壓，平衡正向移動，n(CH₃OH)增大，故P₁＞P₃；升溫，平衡逆向移動，n(CH₃OH)減小，故T₁＞T₃，選CD。

⑸K=  ，因為正反應吸熱，故如果溫度降低，該反應的平衡常數變小。

⑹a電極是負極，在堿性條件下甲醚應被氧化為CO₃^2-，電極反應式為(CH₃)₂O-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O

考點：蓋斯定律、化工反應條件選擇、化學平衡及平衡常數、原電池