Question

（14分）二甲醚（CH₃OCH₃）和甲醇（CH₃OH）都是高效清潔能源。工業上利用煤的氣化產物（水煤氣）合成甲醇和二甲醚。回答下列問題：
（1）制備二甲醚最后一步反應由Al₂O₃催化甲醇脫水合成，反應方程式為                      。
（2）已知：CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH (g)  △H= —90.1kJ·mol^-1 CO(g)的燃燒熱是282.8 kJ·mol^-1；H₂的燃燒熱是285.8 kJ·mol^-1寫出表示CH₃OH (g) 燃燒熱的熱化學反應方程式                                。
（3）二甲醚直接燃料電池比甲醇直接燃料電池更高效，等質量的二甲醚和甲醇完全放電轉移電子的物質的量之比是          。用二甲醚直接燃料電池電解足量飽和食鹽水，當消耗9.2g二甲醚時理論上陰極產生的氣體的體積為        L。（標況下）
（4）在合成中伴有水煤氣交換反應：CO(g)+H₂O(g)  CO₂(g)+H₂(g)，等物質的量的CO(g)和H₂O(g)加入密閉容器中反應，平衡時測得結果如下表。

溫度	260℃	280℃	295℃	310℃
CO轉化率	89%	80%	75%	60%

①請解釋CO轉化率隨溫度變化的關系                                        。
②列式計算280℃時平衡常數                          。
③若平衡體系中，測得H₂的壓強占總壓的30%，要使體系中CO轉化率達到70%，應該使溫度             （填“升高”、“降低”、“不變”）

Answer 1

（1）  2CH₃OH CH₃OCH₃ +H₂O               
（2）  CH₃OH (g) + 3/2O₂ (g)= CO₂ (g)+2H₂O (l)；△H=" -764.3KJ" /mol  
（3）  32/23，26.88L
（4）  ①△H<0，升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉化率降低。②   ;    ③降低                                                   

試題分析：（1）由甲醇制備二甲醚的方程式為：2CH₃OH CH₃OCH₃ +H₂O；（2） 根據題意可得熱化學方程式為①CO(g)+1/2 O₂ (g)= CO₂ (g); △H=" -282.5KJ" /mol-②H₂(g)+1/2 O₂ (g)= H₂O(l); △H=" -285.8KJ" /mol。①+2×②，整理可得CH₃OH (g) + 3/2O₂ (g)= CO₂ (g)+2H₂O (l)；△H=" -764.3KJ" /mol；（3）每1mol的二甲醚（CH₃OCH₃）燃燒會轉移電子的物質的量為12mol；1mol的甲醇反應會轉移電子6mol;而所以當二者的質量相等時轉移的電子的物質的量（12÷46）：（6÷32）=32：23。（CH₃OCH₃）=9.2g÷46g/mol=0.2mol。每1mol的二甲醚（CH₃OCH₃反應會轉移電子的物質的量為12mol，所以轉移電子的物質的量為12mol×0.2=2.4mol，則在電解足量飽和食鹽水的陰極產生的氫氣的標況下體積為(2.4÷2）mol×22.4L/mol=26.88L; （4）①由于CO(g)+H₂O(g)  CO₂(g)+H₂(g)的正反應是放熱反應，所以溫度升高，化學平衡向逆反應方向移動，所以CO轉化率降低。②280℃時平衡常數K為。③若平衡體系中，測得H₂的壓強占總壓的30%，要使體系中CO轉化率達到70%，應該使平衡正向移動。由于該反應的正反應是放熱反應，所以溫度應該降低。