Question

二甲醚（CH₃OCH₃）被稱為21世紀(jì)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(yīng)室中（壓強(qiáng)：2.0～10.0MPa，溫度：230～280℃）進(jìn)行下列反應(yīng)：
Ⅰ．CO+2H₂?CH₃OH（g）    △H1=-90.7kJ ? mol-1
Ⅱ．2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）  △H2=-23.5kJ ? mol-1
Ⅲ．CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）   △H3=-41.3kJ ? mol-1
（1）反應(yīng)Ⅰ需要的催化劑組成為CeO₂-CuO-Al₂O₃，其中鈰（Ce）是地殼中含量最高的稀土元素．
①Al₂O₃是兩性氧化物，Al₂O₃與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為

 

；
②在強(qiáng)酸性混合稀土溶液中加入H₂O₂，調(diào)節(jié)pH=3，Ce³⁺通過下列反應(yīng)得以分離，配平該反應(yīng)的離子方程式：

 

Ce³⁺+

 

H₂O₂+

 

H₂O═

 

Ce（OH）₄↓+

 

H⁺
（2）若要增大反應(yīng)Ⅰ和H₂的轉(zhuǎn)化率，在其他條件不變的情況下可以采取的措施為

 

（填字母）．
A．使用活性更高的催化劑
B．增大容器的體積
C．降低反應(yīng)溫度
D．再加入一定量CO
（3）催化反應(yīng)室中總反應(yīng)：3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO（g）的△H=

 

．

Answer 1

分析：（1）①Al₂O₃與NaOH溶液反應(yīng)，生成偏鋁酸鈉和水；
②Ce元素的化合價(jià)升高，O元素的化合價(jià)降低，利用電子守恒及質(zhì)量守恒定律分析；
（2）增大反應(yīng)Ⅰ中H₂的轉(zhuǎn)化率，平衡應(yīng)正向移動(dòng)，結(jié)合反應(yīng)為放熱反應(yīng)及為氣體體積縮小的反應(yīng)分析；
（3）由蓋斯定律可知，I×2+Ⅲ+Ⅱ得到3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO（g），以此計(jì)算反應(yīng)熱．

解答：解：（1）①Al₂O₃與NaOH溶液反應(yīng)，生成偏鋁酸鈉和水，該離子反應(yīng)為Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；
②Ce元素的化合價(jià)升高，O元素的化合價(jià)降低，由電子守恒及質(zhì)量守恒定律可知，，
故答案為：2；1；6；2；6；
（2）增大反應(yīng)Ⅰ中H₂的轉(zhuǎn)化率，平衡應(yīng)正向移動(dòng)，
A．使用活性更高的催化劑，平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率不變，故A不選；
B．增大容器的體積，氣體體積縮小的反應(yīng)，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，故B不選；
C．為放熱反應(yīng)，降低反應(yīng)溫度，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，故C選；
D．再加入一定量CO，平衡正向移動(dòng)，促進(jìn)氫氣的轉(zhuǎn)化，其轉(zhuǎn)化率增大，故D選．
故答案為：CD；
（3）由蓋斯定律可知，I×2+Ⅲ+Ⅱ得到3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO（g），
反應(yīng)熱△H=2×（-90.7kJ/mol）+（-41.3kJ/mol）+（-23.5kJ/mol）=-246.1kJ/mol，
故答案為：-246.1kJ/mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)及平衡移動(dòng)，蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱，注重高考高頻考點(diǎn)的考查，能起到夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)的作用，題目難度不大．