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) △H 1=－90.7 kJ·mol-1 K1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=－23.5 kJ·mol-1 K2

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H 3=－41.2kJ·mol-1 K3

回答下列問題：

（1）則反應(yīng)3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝____kJ·mol-1；該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____（用K1、K2、K3表示）

（2）下列措施中，能提高CH3OCH3產(chǎn)率的有____。

A．使用過量的CO B．升高溫度 C．增大壓強

（3）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____。

A．△H <0

B．P1>P2>P3:

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

（4）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。

（5）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】-246.1 K12·K2·K3 AC AB 2.0(2-3之間即可) CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+

【解析】

(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到；依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)概念，結(jié)合反應(yīng)化學(xué)方程式書寫平衡常數(shù)，結(jié)合平衡常數(shù)表達式計算得到平衡常數(shù)關(guān)系；

(2)提高CH3OCH3產(chǎn)率，則平衡正向移動，根據(jù)影響平衡的因素分析；

(4)A．根據(jù)溫度對CO的轉(zhuǎn)化率的影響分析；

B．該反應(yīng)正方向為體積減小的方向，根據(jù)壓強對CO轉(zhuǎn)化率的影響分析；

C．若在P3和316℃時，起始時=3，則增大了氫氣的量；

(5)根據(jù)圖中生成二甲醚的最大值分析；

(6)酸性條件下，二甲醚失電子生成二氧化碳。

(1)已知①CO(g)+2H2(g)CH3OH( g)△H1=-90.7kJmol-1，K1=；②2CH30H(g)CH30CH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJmol-1，K2=；③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJmol-1，K3=；根據(jù)蓋斯定律，①×2+②+③得3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-246.1kJmol-1；平衡常數(shù)K== K12·K2·K3；

(2)A．增大反應(yīng)物的濃度平衡正移，所以使用過量的CO，能提高CH3OCH3產(chǎn)率，故A正確；

B．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆移，則CH3OCH3產(chǎn)率會降低，故B錯誤；
C．該反應(yīng)正方向為體積減小的方向，所以增大壓強平衡正移，能提高CH3OCH3產(chǎn)率，故C正確；

故答案為AC；

(4)A．由圖可知隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度平衡逆移，則正方向為放熱反應(yīng)，故△H＜0，故A正確；

B．該反應(yīng)正方向為體積減小的方向，增大壓強CO的轉(zhuǎn)化率增大，所以P1＞P2＞P3，故B正確；

C．若在P3和316℃時，起始時=3，則增大了氫氣的量，增大氫氣的濃度，平衡正移，CO的轉(zhuǎn)化率增大，所以CO轉(zhuǎn)化率大于50%，故C錯誤；

故答案為AB；

(5)由圖可知當(dāng)催化劑中約為2時，CO的轉(zhuǎn)化率最大，生成二甲醚的最多；

(6)酸性條件下，二甲醚在負極失電子生成二氧化碳，其電極反應(yīng)式為：CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+。