Question

【題目】二甲醚（DME）被譽為“21世紀的清潔燃料”。由合成氣制備二甲醚的主要原理如下：

①CO(g）+2H2(g）CH3OH(g）△H1=－90.7kJ·mol-1

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

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

回答下列問題：

（1）則反應(yīng)3H2(g）＋3CO(g）CH3OCH3(g）＋CO2(g）的△H＝ kJ·mol-1。

（2）下列措施中，能提高CH3OCH3產(chǎn)率的有 （填字母）。

A．使用過量的CO B．升高溫度 C．增大壓強

（3）反應(yīng)③能提高CH3OCH3的產(chǎn)率，原因是 。

（4）將合成氣以n(H2）/n(CO）=2通入1 L的反應(yīng)器中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：4H2(g）+2CO(g）CH3OCH3(g）+H2O(g） △H，其CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強變化關(guān)系如圖1所示，下列說法正確的是 （填字母）。

A．△H <0

B．P1<P2<P3

C．若在P3和316℃時，起始n(H2）/n(CO）=3，則達到平衡時，CO轉(zhuǎn)化率小于50％

（5）采用一種新型的催化劑（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H2制備二甲醚。觀察圖2回答問題。催化劑中n(Mn）/n(Cu）約為 時最有利于二甲醚的合成。

（6）圖3為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖，a電極的電極反應(yīng)式為 。

Answer 1

【答案】（1）-246.1；（2）AC；

（3）消耗了反應(yīng)②的H2O(g）有利于反應(yīng)②正向進行，同時生成了H2；

（4）A；（5）2.0；（6）CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+。

【解析】

試題分析：（1）2×①＋②＋③得出：3H2(g）＋3CO(g）CH3OCH3(g）＋CO2(g） △H=(－90.7×2－23.5－41.2）kJ·mol－1=－246.1kJ·mol－1；（2）A、使用CO，增加反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，二甲醚的產(chǎn)量增加，故正確；B、此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，消耗二甲醚，二甲醚的產(chǎn)量降低，故錯誤；C、增大壓強，平衡向體積減小的方向移動，即向正反應(yīng)方向移動，二甲醚的產(chǎn)量增大，故正確；(3） 消耗了反應(yīng)②的H2O(g）有利于反應(yīng)②正向進行，同時生成了H2；（4）A、隨著溫度的升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，根據(jù)勒夏特列原理，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H<0，故正確；B、作等溫線，以及反應(yīng)方程式，增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，即P1>P2>P3，故錯誤；C、相當于在原來的基礎(chǔ)上通入氫氣，增反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，即大于50%，故錯誤；(5）根據(jù)圖2，最有利于二甲醚的生成，DME選擇性最大，CO的轉(zhuǎn)化率最大，CO2和CH3OH的選擇性最小，因此為2.0時最好；(6）根據(jù)H＋移動的方向，以及原電池的工作原理，a極為負極，b極為正極，因此電極反應(yīng)式為：CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+。