甲醚（CH3OCH3）被稱為21世紀的新型燃料，它清潔、高效、具有優(yōu)良的環(huán)保性能，甲醚是一種無色氣體，具有輕微的醚香味，其燃燒熱為1455 kJ／mol，甲醚可作燃料電池的燃料。工業(yè)上用合成氣（CO、H2）直接或間接制取甲醚。

   （1）寫出甲醚燃燒的熱化學方程式                                        。
 
   （2）已知H2（g）和C（s）的燃燒熱分別是285.8 kJ·mol-1、393.5 kJ·mol-1；計算反應4C（s）+6H2（g）+O2（g）==2CH2OCH3（g）的反應熱為                。

   （3）以甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極

可構(gòu)成燃料電池。該電池的負極反應式為       

             ；

從能量角度分析甲醚用作燃料電池與直接燃燒相比

主要的優(yōu)點是        。

   （4）用（3）中的燃料電池為電源，以石墨為電極電解

500 mL滴有酚酞的：NaCl溶液，裝置如圖所示：

①請寫出電解過程中Y電極附近觀察到的現(xiàn)象

                                      。

②當燃料電池消耗2.8 LO2（標準狀況下）時，計算

此時：NaCl溶液的pH=        （假設(shè)溶液的體積不變，氣體全部從溶液中逸出）。

 

【答案】

 

   （1）CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l） △H1=—1455kJ/mol（2分）

   （2）△H=—378.8kJ/mol（2分）

   （3）CH3OCH3+16OH—12e-=2CO2-3+11H2O（2分）燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率高（1分）

   （4）Y電極附近溶液中有氣體產(chǎn)生，上部分呈黃綠色（2分）

    14（2分）

 

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：

（2009?靜安區(qū)二模）甲醚（CH3OCH3）是一種新型的合成“柴油”，它可由天然氣（體積分數(shù)：CO2為5%，CH4為95%）合成．合成甲醚主要步驟為造氣和合成．過程如下（氣體體積均在同溫同壓下測定；氧氣由空氣提供，其中N2和O2的體積比為4：1；不考慮CO與水的反應；各步反應轉(zhuǎn)化率均為100%）：

（1）若造氣得到的氣體只含CO和H2，該混合氣體中，碳元素的質(zhì)量分數(shù)為a%，則氫元素的質(zhì)量分數(shù)為
（100-2.33a）
（100-2.33a）
%（用含a的式子表示）．
（2）造氣時每使用100m3天然氣，應同時通入水蒸氣
10
10
m3、空氣
200
200
m3，才能保證合成時CO與H2的體積比為1：2；合成甲醚后，有
50
50
m3的水蒸氣可參加循環(huán)生產(chǎn)．
（3）若只用天然氣和空氣造氣，合成后得到的蒸氣成分如下表：
氣體 CH3OCH3 H2O N2 A
體積（m3） 95 95 x y
則A氣體的分子式為
CO
CO
； x=
360
360
．

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科目：高中化學 來源： 題型：

（2011?如皋市模擬）二甲醚（CH3OCH3）被稱為21世紀的新型能源，它清潔、高效、具有優(yōu)良的環(huán)保性能．
Ⅰ．工業(yè)制備二甲醚的生產(chǎn)流程如下：

催化反應室中（壓力2.0～10.0Mpa，溫度230～280℃）進行下列反應：
①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-90.7kJ/mol
②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ/mol
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ/mol
（1）甲烷氧化可制合成氣：CH4（g）+
12
O2（g）?CO（g）+2H2（g）△H=-35.6kJ/mol，該反應是
自發(fā)
自發(fā)
反應（填“自發(fā)”或“非自發(fā)”）．
（2）催化反應室中總反應3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=
-246.1kJ/mol
-246.1kJ/mol
．830℃時反應③的K=1.0，則在催化反應室中反應③的K
＞
＞
1.0（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）上述流程中，可循環(huán)使用的物質(zhì)有
CO、H2、甲醇和水
CO、H2、甲醇和水
．
Ⅱ．如圖為綠色電源“直接二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖．
（1）b電極是
正
正
極．
（2）a電極的反應式為
（CH3）2O-12e-+3H2O═2CO2+12H+
（CH3）2O-12e-+3H2O═2CO2+12H+
．

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科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

二甲醚（CH3OCH3）是無色氣體，可作為一種新型能源．由合成氣（組成為H2、CO和少量的CO2）直接制備二甲醚，其中的主要過程包括以下四個反應：
甲醇合成反應：
（Ⅰ）CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H1=-90.1kJ?mol-1
（Ⅱ）CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H2=-49.0kJ?mol-1
水煤氣變換反應：
（Ⅲ）CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2 （g）△H3=-41.1kJ?mol-1
二甲醚合成反應：
（Ⅳ）2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H4=-24.5kJ?mol-1
回答下列問題：
（1）Al2O3是合成氣直接制備二甲醚反應催化劑的主要成分之一．工業(yè)上從鋁土礦制備較高純度Al2O3的主要工藝流程是
Al2O3（鋁土礦）+2NaOH+3H2O=2NaAl（OH）4，NaAl（OH）4+CO2=Al（OH）3↓+NaHCO3，2Al（OH）3
  △  
.
 
Al2O3+3H2O
Al2O3（鋁土礦）+2NaOH+3H2O=2NaAl（OH）4，NaAl（OH）4+CO2=Al（OH）3↓+NaHCO3，2Al（OH）3
  △  
.
 
Al2O3+3H2O
（以化學方程式表示）．
（2）分析二甲醚合成反應（Ⅳ）對于CO轉(zhuǎn)化率的影響
消耗甲醇，促進甲醇合成反應（Ⅰ）平衡右移，CO轉(zhuǎn)化率增大；生成的H2O，通過水煤氣變換反應（Ⅲ）消耗部分CO
消耗甲醇，促進甲醇合成反應（Ⅰ）平衡右移，CO轉(zhuǎn)化率增大；生成的H2O，通過水煤氣變換反應（Ⅲ）消耗部分CO
．
（3）由H2和CO直接制備二甲醚（另一產(chǎn)物為水蒸氣）的熱化學方程式為
2CO（g）+4H2（g）=CH3OCH3+H2O（g）△H=-204.7kJ?mol-1
2CO（g）+4H2（g）=CH3OCH3+H2O（g）△H=-204.7kJ?mol-1
．根據(jù)化學反應原理，分析增加壓強對直接制備二甲醚反應的影響
該反應分子數(shù)減少，壓強升高使平衡右移，CO和H2轉(zhuǎn)化率增大，CH3OCH3產(chǎn)率增加．壓強升高使CO和H2濃度增加，反應速率增大
該反應分子數(shù)減少，壓強升高使平衡右移，CO和H2轉(zhuǎn)化率增大，CH3OCH3產(chǎn)率增加．壓強升高使CO和H2濃度增加，反應速率增大
．
（4）有研究者在催化劑（含Cu-Zn-Al-O和Al2O3）、壓強為5.0MPa的條件下，由H2和CO直接制備二甲醚，結(jié)果如圖所示．其中CO轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低的原因是
反應放熱，溫度升高，平衡左移
反應放熱，溫度升高，平衡左移
．
（5）二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點，其能量密度等于甲醇直接燃料電池（5.93kW?h?kg-1）．若電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負極反應為
CH3OCH3+3H2O=2CO2+12H++12e-
CH3OCH3+3H2O=2CO2+12H++12e-
，一個二甲醚分子經(jīng)過電化學氧化，可以產(chǎn)生
12
12
個電子的能量；該電池的理論輸出電壓為1.20V，能量密度E=
1.2V×
1000g
46g/mol
×12×96500C/mol
1Kg
3.6×106J?kw-1?h-1
=8.39KW?h?kg-1
1.2V×
1000g
46g/mol
×12×96500C/mol
1Kg
3.6×106J?kw-1?h-1
=8.39KW?h?kg-1
（列式計算．能量密度=電池輸出電能/燃料質(zhì)量，1kW?h=3.6×106J）．

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科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

二甲醚（CH3OCH3）被稱為21世紀的新型能源，是一種高效、清潔能源．
Ⅰ．工業(yè)制備二甲醚的生產(chǎn)流程如下：
催化反應室中（壓力2.0～10.0Mpa，溫度230～280℃）發(fā)生如下反應：
①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-90.7kJ/mol
②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ/mol
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ/mol
（1）二甲醚也可以通過天然氣和CO2合成制得，該反應的化學方程式為
3CH4+CO2→2CH3OCH3
3CH4+CO2→2CH3OCH3
．
（2）催化反應室中總反應3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=
-246.1kJ/mol
-246.1kJ/mol
，830℃時反應③的K=1.0，則在催化反應室中反應③的K
＞
＞
1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）在溫度相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒壓，發(fā)生反應②，測得反應達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下．
容器 甲 乙 丙
反應物投入量 1mol CH3OCH3、1mol H2O 2mol CH3OH 1mol CH3OH
CH3OH的濃度（mol/L） c1 c2 c3
反應的能量變化 吸收a kJ 放出b kJ 放出c kJ
平衡時體積（L） V1 V2 V3
反應物轉(zhuǎn)化率 α 1 α 2 α 3
下列說法正確的是
A、B、C
A、B、C
．（填字母序號）
A．a(chǎn)+2c=23.5        B．α1+α2=1        C．V1＞V3       D．c1=2c3
（4）上述生產(chǎn)流程中，可以循環(huán)使用的物質(zhì)有
甲醇和水、CO和H2
甲醇和水、CO和H2
．
Ⅱ．用二甲醚-空氣堿性（KOH）燃料電池作電源電解精煉粗銅（如圖），在接通電路一段時間純Cu質(zhì)量增加3.2g．

（5）請寫出燃料電池中的負極反應式：
CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O
CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O
．
（6）燃料電池正極消耗標準狀況下空氣的體積是
2.8L
2.8L
（空氣中O2體積分數(shù)以20%計算）．

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科目：高中化學 來源： 題型：

（2012?丹東模擬）二甲醚（CH3OCH3）被稱為21世紀的新型燃料，在未來可能替代汽油、液化氣、煤氣等并具有優(yōu)良的環(huán)保性能．工業(yè)制備二甲醚在催化反應室中（壓力2.0～10.0Mpa，溫度230～280℃）進行下列反應：
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
（1）若要增大反應①中H2的轉(zhuǎn)化率，在其它條件不變的情況下可以采取的措施為
B C
B C
．
A．加入某物質(zhì)作催化劑
B．加入一定量CO
C．反應溫度降低
D．增大容器體積
（2）在某溫度下，若反應①的起始濃度分別為：c（CO）=1mol/L，c（H2）=2.4mol/L，5min后達到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率為50%，則5min內(nèi)CO的平均反應速率為
0.1mol/（L?min）
0.1mol/（L?min）
；若反應物的起始濃度分別為：c（CO）=4mol/L，c（H2）=a mol/L；達到平衡后，c（CH3OH）=2mol/L，a=
5.4
5.4
mol/L．
（3）催化反應室中總反應3CO（g）+3H2（g）═CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=
-246.1 kJ?mol-1
-246.1 kJ?mol-1
；830℃時反應③的K=1.0，則在催化反應室中反應③的K
＞
＞
1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）二甲醚的燃燒熱為1455kJ?mol-1，則二甲醚燃燒的熱化學方程式為
CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1455 kJ?mol-1
CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1455 kJ?mol-1
．
（5）“二甲醚燃料電池”是一種綠色電源，其工作原理如圖所示．寫出a電極上發(fā)生的電極反應式
CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+
CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+
．

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