Question

二甲醚（DME）被譽(yù)為“21世紀(jì)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(wèn)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

 

．
A．使用過(guò)量的CO          B．升高溫度             C．增大壓強(qiáng)
（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1L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(qiáng)變化關(guān)系如圖1所示，下列說(shuō)法正確的是

 

．
A．△H＜0
B．P₁＜P₂＜P₃
C．若在P₃和316℃時(shí)，起始時(shí)

n(H2)

n(CO)

=3，則達(dá)到平衡時(shí)，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(wèn)題．催化劑中

n(Mn)

n(Cu)

約為

 

時(shí)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

 

．
（7）甲醇液相脫水法制二甲醚的原理是：CH₃OH+H₂SO₄→CH₃HSO₄+H₂O，CH₃HSO₄+CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂SO₄．與合成氣制備二甲醚比較，該工藝的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)溫度低，轉(zhuǎn)化率高，其缺點(diǎn)是

 

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到；
（2）提高CH₃OCH₃產(chǎn)率，則平衡正向移動(dòng)，根據(jù)影響平衡的因素分析；
（3）根據(jù)提高CH₃OCH₃產(chǎn)率，則平衡正向移動(dòng)，根據(jù)反應(yīng)③對(duì)反應(yīng)②的影響分析；
（4）A．根據(jù)溫度對(duì)CO的轉(zhuǎn)化率的影響分析；
B．該反應(yīng)正方向?yàn)轶w積減小的方向，根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)CO轉(zhuǎn)化率的影響分析；
C．若在P₃和316℃時(shí)，起始時(shí)

n(H2)

n(CO)

=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；
（7）根據(jù)硫酸的性質(zhì)分析．

解答：解：（1）已知①CO（ g）+2H₂（g）?CH₃OH（ g）△H₁=-90.7kJ?mol^-1，
②2CH₃0H（g）?CH₃0CH₃（g）+H₂0（g）△H₂=-23.5kJ?mol^-1，
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.2kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律，①×2+②+③得3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.1kJ?mol^-1，
故答案為：-246.1；
（2）A．增大反應(yīng)物的濃度平衡正移，所以使用過(guò)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(huì)降低，故B錯(cuò)誤；
C．該反應(yīng)正方向?yàn)轶w積減小的方向，所以增大壓強(qiáng)平衡正移，能提高CH₃OCH₃產(chǎn)率，故C正確；
故答案為：AC；
（3）已知反應(yīng)③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），能消耗水，使反應(yīng)②中生成為水的量減少，平衡正向移動(dòng)，所以CH₃OCH₃的量增加；
故答案為：消耗了反應(yīng)②的H₂O（g）有利于反應(yīng)②正向進(jìn)行，同時(shí)生成了H₂；
（4）A．由圖可知隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明升高溫度平衡逆移，則正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，故△H＜0，故A正確；
B．該反應(yīng)正方向?yàn)轶w積減小的方向，增大壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率增大，所以P₁＞P₂＞P₃，故B錯(cuò)誤；
C．若在P₃和316℃時(shí)，起始時(shí)

n(H2)

n(CO)

=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(cuò)誤；
故答案為：A；
（5）由圖可知當(dāng)催化劑中

n(Mn)

n(Cu)

約為2時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率最大，生成二甲醚的最多；
故答案為：2；
（6）酸性條件下，二甲醚在負(fù)極失電子生成二氧化碳，其電極反應(yīng)式為：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺；
故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺；
（7）該反應(yīng)有硫酸參加，因?yàn)榱蛩崾菑?qiáng)酸，具有較強(qiáng)的腐蝕性，能腐蝕設(shè)備；
故答案為：H₂SO₄腐蝕設(shè)備或有硫酸廢液產(chǎn)生．

點(diǎn)評(píng)：本題考考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，影響平衡的因素分析判斷，原電池原理的分析應(yīng)用，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，題目難中等．